高压开关柜局部放电检测技术研究

朱名强

摘 要：在当前日常生活中，伴随人们生活水平的不断改善，人类生产生活所需的用电负荷不断攀升，电力事业发展为人们日常生活创造诸多便利的同时，也为电力设备提出了更为严苛的要求，由此要求我国电力部门要及时更新电力设备，加强电力设备建设。在电力设备中，高压开光柜可起到至关重要的作用，然而倘若高压开关柜引发故障，则会对电力传输造成极为不利的影响，甚至可能造成极大的经济损失。文章通过分析高压开关柜局部放电检测技术的意义，对高压开关柜局部放电检测技术及高压开关柜局部放电检测技术实践应用展开探讨，旨在为研究如何促进高压开关柜的安全稳定运行提供一些思路。

关键词：高压开关柜；局部放电；检测技术

中图分类号：TM591 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）03-0145-02

Abstract： In the current daily life， with the continuous improvement of people's living standards， the load of electricity needed by human production and living is rising constantly. The development of electric power industry creates many conveniences for people's daily life at the same time. It also puts forward more stringent requirements for the electric power equipment， which requires the electric power department of our country to renew the electric power equipment in time and strengthen the construction of the electric power equipment. In the power equipment， the high-voltage switchgear cabinet can play a vital role. However， if the high-voltage switchgear causes failure， it will cause extremely adverse impact on power transmission， and even may cause great economic losses. Based on the analysis of the significance of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets， this paper discusses the application of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets and the practical application of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets. The purpose of this paper is to provide some ideas for the study of how to promote the safe and stable operation of high voltage switchgear.

Keywords： high voltage switchgear； partial discharge； detection technology

引言

高压开关柜作为配电网中的重要组成部分，其处在变电站变压器低压侧，扮演着变压器与负荷用户的连接导体角色，用于开合、控制以及保护用电设备，在全面电力系统配电环节发挥着至关重要的作用。伴随近年来我国电网改造事业的不断推进，电力设备质量得到显著提升，电力设备事故率也得到明显减少。然而现阶段因为在设计、装置、管理维护等方面存在不同程度的问题，使得高压开关柜依旧存在防护等级与实际要求不符、绝缘等级不足等一系列安全隐患。高压开关柜带点检测作为一项可促进电力设备有序运行的有力手段，其可有效找出开关柜潜在的放电问题。因而，对高压开关柜局部放电检测技术开展研究，对促进高压开关柜的安全有序运行至关重要。

1 高压开关柜局部放电检测技术的意义

1.1 高压开关柜局部放电概述

在电力系统中，高压开关柜主要作用于控制保护系统输配电。为了确保高压开关柜的安全有序运行，通常会采用交流金属封闭开关。即便如此，在实际应用中高压开关柜依旧会引发局部放电现象。而引发这一现象的主要原因在于，相关绝缘结构部位出现故障问题。因而，存在的故障问题的绝缘部位会失效，通过持续不间断的放电倘若无法及时解决这一问题，则会造成内部主绝缘被电流击穿，进一步使得电力系统难以安全有序运行。高压开关柜局部放电现象通常可划分为内部放电、表面放电两种，其中前者主要涵盖光、热、电磁波、化学气体等现象，后者主要涵盖光、声、热等现象[1]。

1.2 局部放电现象危害

倘若高压开关柜引发局部放电现象，则势必会给电力系统带来极大危害：一方面，高压开关柜局部放电会使得电力设备绝缘结构受到损坏。高压开关柜在运行过程中，总是会对电力设备中绝缘结构带来不同程度的影响。特别是基于高强度电流穿透影响，绝缘结构外皮老化会进一步加剧，换言之，高压開关柜局部放电现象越严重，则电力设备绝缘结构会日趋老化。另一方面，高压开关柜局部放电会造成电能损耗。研究表明，在同一高压开关柜运行前提下，引发局部放电现象的电能相较于正常电能要高出约12%的消耗。因而，要求相关技术人员必须要对这一现象进行及时处理，以防止进一步造成不良的电能损耗。

2 高压开关柜局部放电检测技术

2.1 暂态地电压（TEV）检测法

对于高压开关柜出现局部放电而言，放电量通常会集中于接地屏蔽表面，然而屏蔽连续时在设备外不易于检测到相关信号，屏蔽层一般在绝缘部位、电缆绝缘终端等部位不连续，于此期间产生的高频信号会传输至设备屏蔽外壳。在高压开关柜内部元件对地绝缘引发局部放电时，会形成一个TEV信号，相应放电能量会以电磁波形式传输至开关柜金属铠装上，由于开关柜属于接地状态，于开光柜外表面电磁波可感应出高频电流，进一步可依托电容耦合检测出幅值、脉冲，传感器频带在3～100MHz范围[2]。

2.2 超声波（AE）检测法

高压开光柜局部放电作为一个电荷持续释放或者传输的过程，会使得放电局部的电场应力、机械应力及粒子力等出现失衡问题，进而引发振荡变化，其中机械应力、粒子力的振荡会使得放电处局部介质振动，进一步形成声波信号。AE检测法即为借助检测仪获取局部形成的超声信号，以实现对高压开关柜局部放电的检测。该项检测技术的主要特征在于传感器与电力设备的电气回路不会产生相关联系，进而也不会遭受到电气相关的干扰，需要注意的是，在实际应用AE检测法时往往会受到周围设备机械振动、外界噪声等的影响[3]。

2.3 特高频（UHF）检测法

UHF检测法的基本原理在于借助特高频传感器对高压开关柜局部放电时形成的特高频电磁波信号（300MHz～3GHz）开展检测，获取局部信号的幅值、相位等一系列信息。因为高压开关柜属于金属封闭的开关设备，使得特高频信号仅可通过柜子缝隙或者观察孔传出，如同AE检测法，借助非接触外置式传感器置于柜体孔隙部位，以实现对局部放电特高频信号的检测。UHF检测法表现出良好的灵敏度及抗干扰能力，基于波形特征可评定缺陷类型，并且可实现以电磁波时差测量为基础的放电准确定位，有效区分高压开关柜局部放电及设备周围的放电类型。

众多研究得出，TEV检测法针对尖端放电、绝缘气隙放电较为敏感，检测效果可观，而对沿面放电检测效果不尽人意；与此同时，AE检测法对尖端放电、沿面放电及悬浮放电等较为敏感，而对绝缘内部气隙放电不够敏感；而UHF检测法则会为金属柜体所屏蔽，不过只要高压开光柜产生不连续绝缘价值，特高频信号便可穿透开关柜，所以在高压开关柜柜子缝隙等部位便可检测到特高频信号。综上，在进行高压开关柜局部放电检测过程，倘若仅应用某一项检测技术通常会表现出一定的局限性，无法及时有效获取高压开关柜的局部放电信号，在实际检测过程中应当对TEV检测、AE检测法、UHF检测法等检测技术进行结合应用，以切实增强局部放电检测的准确性、及时性，达到高压开关柜状态检测的目的[4]。

3 高压开关柜局部放电检测技术实践应用

以某地区电力企业为例，对高压开关柜局部放电检测技术开展实例分析，分别对100kV、200kV变电站开展局部放电检测。局部放电检测流程，具体而言：首先，找出检测部位。在局部放电检测过程中，首要选择极易放电的部位开展检测，诸如高压开关柜的母排连接处、支撑绝缘件、开关、套管等部位[5]。倘若检测设备条件允许，则可对高压开关柜中母线架桥部位开展放电检测。然后，筛选检测方法。自本次放电检测中应用的方法包括TEV检测、AE检测法、UHF检测法等方法。最后，对最终放电检测结果开展分析。在100kV变电站中，高压开关柜电压为10kV，结合实验结果可发现，高压开关柜前部、中部为23dB，外部则不足20dB，由此表明该高压开关柜未引发放电现象。而对另一高压开关柜开展检测过程中，因为这一高压开关柜受到外界环境很大程度影响，并且并非封闭式开关柜，因而最终放电检测结果相较于正常值会更高。结合检测结果可得出，本100kV变电站伴有轻微放电现状，在今后对该变电站进行管理时，应当提高对这一高压开关柜的有效关注，只要放电水平高于正常值，便应当对其开展有效处理，确保高压开关柜的安全有序运行。在200kV变电站中，高压开关柜电压为35kV，结合实验结果可发现，高压开关柜后部为23dB，外部为20dB，由此表明该高压开关柜未引发放电现象。在对变电站高压开关柜开展放电检测过程中，第一步要找到放电检测的部位，然后对放电检测数据开展分析，最终结合分析结果建立对应的保护计划。倘若最终放电分析结果为不放电，则无需对其开展重点管理；倘若放电检测结果显示轻微放电，则应当加大对这一高压开关柜的管理力度；倘若放电检测结果远超安全放电范围，则应当及时对其开展维修管理。对高压开关柜开展局部放电检测，可切实缩减高压开关柜在运行过程可能引发的安全事故，并且还可提高放电维修质量，最终达成降低电能损失的目的。由此表明，开展高压开关柜局部放电检测对变电站安全有序运行至关重要。

4 结束语

总而言之，在高压开关柜中引发局部放电现象是一种较为常见的故障情况，正是由于其较为常见，才变得极易对全面电力设备安全稳定运行造成不利影响，甚至会致使电力系统引发大面积停电事件。由于电网高压开关柜局部放电现象时常发生，所以要求相关检测人员必须要加强对高压开关柜的局部放电检测，提高对一系列专业检测技术的掌握水平，更新各项检查硬件的综合水平，在专业水平高的技术人员指导下，建立科学有效的检测维护方案，做到有针对有依据的开展高压开关柜局部放电检测，尽可能降低高压开关柜局部放电引发概率，促进电力电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]李永祥，王天正，晋涛，等.基于多种检测技术的高压开关柜内部局部放电检测与分析[J].高压电器，2017，13（01）：45-50.

[2]吕振国.高压开关柜局部放电检测技术探析[J].低碳世界，2016，22（03）：50-51.

[3]李江龙.基于配电高压开关柜的局部放电检测技术应用研究[J].高教学刊，2015，12（15）：203-204.

[4]蔡智超.高壓开关柜局部放电检测技术应用的相关探讨[J].科技创新与应用，2018，09（05）：143-144.

[5]陈俊，古乐，王波.开关柜局部放电的AE和TEV联合检测系统的研究[J].高压电器，2016，52（01）：124-128.