暂态地电压检测技术的应用与分析

曹小斌

暂态地电压检测技术的应用与分析

曹小斌

（国网陕西省电力公司检修公司 陕西西安 710000）

高压开关柜是电力系统的重要的控制设备，其性能的优劣与可靠直接关系到电力系统的安全稳定运行。其主要分为高压开关开关柜，电压互感器开关柜、接地变或站用变开关柜等，柜体一般是由柜子、电器元件、二次元件、操作机构组成，柜内的主要设备依靠空气和复合绝缘材料作为绝缘介质。提高对高压开关柜异常和故障的识别、诊断、分析和处理，是保障高压开关柜可靠运行和进行有效检修的重要内容。以提高可靠性为核心的状态检修策略中，暂态地电压检测技术作为带电检测的技术范畴，可以真实反映高压开关柜局部放电的严重程度。本文就暂态地电压检测技术的测试原理、测试流程、阈值判断以及暂态地电压检测过程中应注意的问题进行分析。

高压开关柜；暂态地电压；局部放电

1 暂态地电压传感器的基本原理

暂态地电压传感器的基本构成是：在暂态地电压检测时，高压开关柜柜体可以视作平板电容器的一个极板，暂态地电压传感器作为另外一个极板，而传感器与开关柜柜体中间则是由PVC塑料组成的电容器介质。当开关柜发生局部放电现象时，带电的粒子就会以较高的速度从带电体向非带电体移动，并在接地的非带电体上产生比较高的高频电流波，同时，以光速向各个方向传递，但是，电流波往往只集中在金属柜体的内表面，而不会穿透高压开关柜的柜体。但是，当电该流波遇到金属断开点或者绝缘连接部位时，电流波就会从高压开关柜的内表面转移到外表面，并以电磁波的形式向外传播，且在高压开关柜柜体的表面形成暂态地电压信号。该电压信号经处理后，就可以得到开关柜柜内局部放电的强度、重复率等特征参数。

2 暂态地电压检测设备的基本要求

（1）测量频带：暂态地电压检测设备可以正确检测到的信号频带范围，一般情况下为3～100MHz。但是，因为局部放电的信号是非常不稳定的高频信号，暂态地电压检测设备的频带范围存在标定标准与常见标准不一致，很难使用-3dB的标准，同时，高压开关柜的局部放电射频信号的主频率一般都比3MHz要低。这样的话，用不同厂家、不同类型的暂态地电压检测设备检测特定类型的局部放电，结果差异比较大。但是，无限制的降低检测下限频率，将会导致检测设备的抗干扰能力降低。

（2）电容要求：暂态地电压传感器电容参数的计算值或者是稳态测试值，单位都是pF。不同的厂家或许会选择不同标称值的传感器，但是其电容一般都不会超过100pF。

（3）测量范围：暂态地电压检测设备所能够测量到的射频信号的最大值或者说有效值，单位dBmV。由于目前没有可靠的误差标定办法，所以电力企业一般要求测量范围能够满足生产要求即可。

（4）重复率：暂态地电压检测设备单位时间内能够正确检测的放电活动次数。一般采用2s作为基准计数单位。

3 暂态地电压检测的基本流程

高压开关柜的结构和局部放电频谱特性与其他的电气设备有着明显的不同。主要表现为，放电部件存在于封闭的金属壳内，检测设备和传感器难以深入，开关柜的主要部件采用的是空气绝缘或环氧树脂固体绝缘，其绝缘强度较弱，电磁放电的频谱比较低，基本上与环境电磁噪声的频带重合，因此，高压开关柜的暂态地电压检测必须遵循严格的程序，才能得到比较准确的结果。暂态地电压检测之前，应首先检测工作现场的背景噪声并做好记录；其次是按照正常的检测程序对高压开关柜进行暂态地电压数据进行检测，并进行准确记录；最后根据实测数据和阈值标准进行综合分析，评估高压开关柜的实际放电数据。

4 暂态地电压检测阈值准则

（1）当高压开关柜室内的背景噪声在20dB以下时，这时，开关柜的检测值指的是实测值。具体的阈值准则分为以下情况：①20dB以下，表示开关柜正常。②20～25dB表示该开关柜存在局部放电可能，应缩短检测周期，并观察检测值的变化情况。③25～30dB表示该开关柜存在局部放电现象，应缩短检测周期并结合定位技术对放电点进行定位。④大于30dB表示该开关柜存在明显的放电现象，应使用定位技术对放电点进行定位，并及时处理。

（2）当高压开关柜室内的背景噪声在20dB以上时，开关柜的检测值与背景值之间应有明显的差别，这样才能保证检测值最接近实际值。具体分为以下情况：①差值在15dB以下时，表示开关柜正常。②差值在15～20dB表示该开关柜存在局部放电可能，应缩短检测周期，并观察检测值的变化情况。③差值在20～25dB表示该开关柜存在局部放电现象，应缩短检测周期并结合定位技术对放电点进行定位。④差值大于25dB表示该开关柜存在明显的放电现象，应使用定位技术对放电点进行定位，并及时处理。

5 暂态地电压检测中应注意的问题

（1）因为暂态地电压检测设备的检测结果与暂态地电压的频谱特性密切相关，对于相同强度的局部放电现象，暂态地电压检测设备可能会给出不同的检测结果。

（2）暂态地电压检测结果会不可避免的受到边沿效应、涡流效应和邻近效应的影响，从而影响检测结果。

（3）局部放电活动基本特征是放电强度和重复性，在电力生产实际中，强度大而重复率小或者强度小而重复率大的局部放电现象，可能属于干扰范畴。

（4）暂态地电压检测技术所测得的局部放电结果不仅取决于局部放电量的大小，还与放电类型和频谱特性，传感器的设计都有关系。

（5）对暂态地电压检测数据应做到定期收集、集中管理、系统分析。

6 结束语

高压开关柜的暂态地电压检测手段作为电力设备带电检测的一种基本手段，不仅可以对电力设备的放电量进行检测，还可以对放电源进行初步判断。但是，在现有的技术水平下，无论什么检测手段都有其局限性，不能准确检测所有的放电类型。因此，在实际应用中，应根据现场的干扰情况并结合开关柜的特点，综合超声波技术、红外成像技术、暂态地电压技术等多种检测手段对开关柜进行检测，才能准确的把握设备的健康状况，最终达到指定有针对性的检修策略。

[1]方可行.断路器故障与检测.中国电力出版社，2002.

[2]李建明，朱 康.高压电气设备试验方法（第二版）.四川省电力试验研究院，中国电力出版社，2004.

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2016-10-16