开关柜局部放电带电检测技术的应用

江 涛，朱兴刚，江 明，史云玲

(国网六安供电公司，安徽 六安 237006)

高压开关柜在电力系统中应用极广，数量极多，其运行状态对电力系统供电可靠性至关重要。目前，电力系统中主要依据《输变电设备状态检修试验规程》开展周期性的停电例行试验，两次例行试验期内很难发现由于局部放电引起的设备绝缘缺陷。开关柜局部放电带电检测技术是在设备不停电情况下对设备进行检测，检测便捷安全，能够对设备运行状态进行评估，提前发现设备绝缘缺陷，减少停电次数，提高供电可靠性。

文章结合六安供电公司某变电站35kV开关柜局部放电带电检测工作详细阐述局部放电带电检测技术的工作原理、现场检测方法以及检测数据的分析，从而实现对设备运行状态的评估，指导设备检修。

1 带电检测技术原理

相对脉冲电流法等传统检测法，局部放电带电检测法属于间接性检测法。其是通过检测局部放电伴生现象而实现检测放电现象的检测方法。目前，电力系统中针对开关柜局部放电带电检测方法主要有暂态地电位和超声波检测两种运用较多［1］。

1.1 暂态地电位检测原理

当开关柜发生局部放电现象时，放电产生的带电粒子会快速地由带电体转移至接地的非带电体，并在非带电体上产生高频电流行波，电流行波以光速向各个方向扩散。由于集肤效应，电流行波仅集中于开关柜金属内表面而不会直接穿透金属柜体。但是当在电流行波传播方向出现金属断开或者绝缘连接处时，电流行波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属柜体外表面产生暂态地电压(Transient Earth Voltage)，地电波的范围通常在1mV直至1V之间，可以采用专门设计的暂态地电压传感器进行检测［2］。具体如图1所示。

暂态地电压检测传感器类似于耦合电容传感器，当传感器检测到快速变化的暂态地电压时，将检测信号传递给检测设备处理单元，运算处理后得出局部放电量大小。

1.2 超声波检测原理

电力设备在放电过程中会产生声波。从能量的角度来看，放电是一个能量瞬时爆发的过程，是电能以声能、光能、热能、电磁能等形式释放出去的过程［3］。在空气间隙中发生电气击穿时，放电瞬时完成，其电能瞬时转化为热能导致放电中心气体的膨胀，这种瞬时膨胀的结果以声波的形式传播出去，就是最初的声源，随着最初的声波传播，传播区域内的气体被加热，形成一个等温区，其温度高于环境温度。当这些气体冷却时，气体又开始收缩，收缩的结果就是较低频率和强度的后续波，它可以是可闻声波或超声波。放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十赫兹到几兆赫兹，其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。根据放电释放的能量与声能之间的关系，用超声波信号声压的变化代表局部放电所释放能量的变化，通过测量超声波信号的声压，可以推测出放电的强弱，这就是超声波信号检测局部放电的基本原理。

2 现场应用

文章以六安供电公司某变电站35kV开关柜带电检测工作过程中发现358间隔缺陷为背景，详细阐述带电检测设备在现场的使用方法以及对测量数据的分析，根据分析结果对设备运行状态进行评估。

358开关柜后柜中包括母线、隔离开关、CT和避雷器。出线铝排通过穿柜套管从358开关柜引入出线槽并经过穿墙套管连接线路侧导线。

为了确定放电部位，在暂态地电位检测过程中，分别在358开关柜后柜门和出线铝排线槽选取若干测试点进行测试，测试结果如表1所示。

表1 暂态地电位测试数据(单位:dBmV，背景值:3dBmV)

由暂态地电位测试结果发现，358开关柜后柜门处测试数值较出线铝排线槽处小，可以排除开关柜内母线、隔离开关、CT、避雷器设备放电。测试结果最大值出现在出线铝排线槽的中部BC相之间为44dBmV，测试值与背景值之间的差值(相对值)为41dBmV。并随着距离铝排出线槽中部BC相距离增大，测试数值呈下降趋势。为了进一步证明判断结果的正确性，同时运用超声波局放检测仪对358开关柜后柜以及出线铝排线槽进行检测，发现在出线铝排线槽中部BC相之间放电声也达到最大值，超声波测试为33dB。

根据《安徽省电力公司输变电设备带电检测试验规程》第11.2和11.3条规定，超声波局部放电检测数值＞15dB即可判断为设备缺陷;暂态地电压检测相对值＞20dBmV即可判断为设备异常。综合上述两项测试可判定在358开关柜出线铝排线槽中部BC相之间存在明显的局部放电现象。

停电检查过程中发现，358开关柜内部异常放电为B相线路柜穿柜套管内部放电所致，B相穿柜套管内部及其套管铝排腐蚀现象严重，在其下部已堆积大量腐蚀脱落物，且发现B相穿柜套管内部有明显的水迹和水珠，AC相无水迹现象，如图2所示。

由此可见，由局部放电暂态地电位和超声波检测结果判断设备缺陷部位，与开关柜实际的放电部位一致，说明根据开关柜局部放电带电检测的测量结果能够发现设备的缺陷，并能对缺陷进行定位，实现设备运行状态的评估，进而指导设备检修。实现将检修工作的重点由“定期检修”转移到“状态检修”。

［1］王有元，李寅伟，陆国俊，等.开关柜局部放电暂态对地电压传播特性的仿真分析［J］.高电压技术，2011(7):1683-1688.

［2］陈巧勇，李宏雯，余睿，等.暂态地电压和超声波在开关柜检测中的应用［J］.浙江电力，2012(4):47-50.

［3］孔令明，肖云东，刘娟，等.开关柜局部放电带电检测定位技术的应用与研究［C］∥山东电机工程学会2011年学术年会论文集，2011.