高压开关柜局部放电检测系统中绝缘状态的检测

谢晓媛

摘要：本文主要对我国当前使用频率较高的一种高压开关柜进行的系统分析。结合实际使用过程中出现的问题对当前国内开关柜所存在的缺陷进行了总结与分析，在实际检测过程中主要从放电的本身以及其所处的实际运行环境进行了检测，并展示出有效的客观分析。根据绝缘放电缺陷表达形式的多样性以及其主次性的主要特点进行分析，并且结合地区开关柜实际的运行状态提出了相应的解决对策。在实际检测过程中检测结果将会受到专家经验以及相应检测仪器的抗干扰性能这两个方面的直接影响。因此在当前对高压开关柜进行局部放电检测时采用局部放电多方法联合检测可以有效的提高检测的准确性，可以为仪器安全稳定的运行打下良好的基础。

关键词：高压开关柜;局部放电;状态分析;应对措施

绝缘技术是当前高压电力设备可以平稳运行的基础。因此在高压设备实际的运行过程中为了确保相应的高压导体与地面之间可以保持足够高的绝缘强度，一般选取空气或者油作为主要的绝缘材质。因此一旦绝缘材质制作工艺出现问题将会直接影响到物质的绝缘状态，而且还会对整个输电设备的使用寿命造成影响，通常在出现问题时会出现局部放电现象，因此，对设备进行局部绝缘检测可以有效的掌握各个设备实际的绝缘情况，可以有效的降低安全事故发生的概率。在实际检测过程中需要对相应设备放电的基本特征进行有效的掌握、在进行具体的检测工作时有选择性的选取放电技术，提高了检测工作的准确性，为设备的平稳运行打下良好的基础。

一、局部放电检测系统的构成

当前新型的开关柜局部放电检测系统主要可以分为信号单元、附件以及校验器这三个部分。在实际工作过程主要通过内置地波以及超声波进行控制，其中地电波主要通过内置传感器进行传播。在实际检测过程中超声波检测可以有效的降低干扰电波带来的影响，通常在检测过程中利用高保真耳机进行辅助检测。在实际进行检测工作时需要根据实际情况选择具体的检测方式，在检测工作开始前可以利用校验器对检测仪器进行检测，提高整体的检测质量。

二、局部放电的现象研究

局部放电现象在高压放电设备上较为常见，电力设备绝缘能力较强的电场工作时，受到电场的作用很容易出现局部放电现象。这种放电形式会使得导体间出现局部短路现象但又不会单方面形成导电通道。但是局部放电会对绝缘介质的状态产生直接的影响，并其其影响程度直接受到局部放电强度的影响。这也是当前高压电力设备出现绝缘损坏现象最主要的一个原因。所以在相应的科研人员在设计高压电力设备绝缘设备时，需要不断降低长期在高压环境工作时相应的绝缘材料的影响。对运行中的设备要加强监测，一旦局部放电超过一定范围，需要将设备进行及时的检查及维修然后再进行使用。

三、基本原理及参数

当前很多局部放电现象都时以声、光、电作为能量的主要释放形式，充分体现出了局部放电的主要特征，但是当局部放电的种类不同或者阶段不同时其主要特征也会存在着差别，就空气表放电声发射为主要研究类型，而且这类绝缘体内部电磁高频特征极为常见。并且电晕放电的电磁辐射较为稳定，其相应的声波特征也相对来说较为稳定，但是其主要的声波特征较弱，给检测工作带来了一定的困扰。

通过结合气体的放电理论进行检测可知，当气体发生放电现象时，通常会出现声发射线性特征，而且在发生局部放电时有一部分能量会通过声波的形式向外传播。因此在实际检测过程中使用超声波特征可以将这类声波特征进行很好的检测，从而将局部放电的具体情况有效的检测出来。在标准的大气压下对这类声波进行检测时，其声波传播的范围以及衰减速度的快慢会受到放电过程中所释放能量大小的影响。

四、检测方法以及各个方法基本原理

（一）地电波主要原理以及其检测方法

当高压放电设备发生局部放电现象时，通常其放电现象主要在与接地点相接近的地区出现，极易出现相对电流现象，并且会通过金属表面进行传播。在内部放电时，其放电量主要会聚集在被接地屏蔽的内表面，通常出现连续屏蔽现象时，相应的检测设备很难在外部有效的检测，但一部分屏蔽层在一些绝缘部位和各个垫圈之间的连接处以及电缆绝缘终端等部位通常没有进行有效的连接，因此局部放电所产生的高频信号会在这几个地方最终传播到屏蔽外壳。结合相应电场知识理论进行分析可知，在局部放电现象发生的过程中会出现变化的电场，而变化的电场又会起磁场发生变化，通过磁场的变化又引起电场的变化，因此，在交變电场与磁场进行相互激发并向外传播的过程中，最终形成了电磁波。当高压开关柜出现局部放电现象时有一部分会传到金属表层，整个设备的表面会出现一定的局部电流，直接导致设备表面出现了波阻抗现象，从而使得设备外层出现了一种暂态对地电压，通常将这类情况简称为TEV。

地表波检测法是当前一种新兴的检测技术，在实际应用此项技术的过程中可以在开关柜正常运行的状态下进行检测工作，不管是在线检测或者是离线检测都不需要关闭设备，并且可以及时的发先高压开关柜存在的绝缘缺陷，并且进行及时的预防，为后续的维修工作打下了良好的基础，并且具有十分良好的抗干扰性能，具有十分良好的应用价值。因为空间电磁脉冲可穿透进入电房，之后可以在在被测设备金属外壳上或者金属外壳以外的金属表面检测到相应的对应电位，极大程度的影响了最终的检测结果。所以在进行实际的测试工作之前需要在电房金属门及空气中分别进行一次测量，从而有效的降低干扰带来的影响。

（二）超声波的原理与检测方法

超声波也是声波的一个分支，通常这类声波人耳听不见并且频率高于20KHZ，它和声波很多相同的地方，主要都是由不同物质通过震动产生的，而且这类声波只能在空气中传播;与此同时，在自然界中这类声波很多，很多动物都可以对超声波进行发射以及接受，在这其中以蝙蝠表现的最为突出，在实际进行捕猎时可以对十分微弱的超声波进行利用。

超声波检测技术是以发生局部放电现象时出现的机械信号为主要的研究基础的，在利用超声波技术时可以很好的降低干扰因素带来的影响，十分容易实现在线的检测工作以及空间定位工作，并且超声波的检测技术可以对局部放电进行有效的识别，为绝缘体转台的评估提供了良好的依据。

在出现局部放电现象时总会出现声发射现象，并且产生的声波在很多领域阶段都会发生散射，而且各个频率所占的分量都不一样。而超声波是这类声波中人耳不能识别的一个分量，但是声波在传播过程中会遵循机械波的主要传播原理，声波通常都是以球面波的形式向外进行扩散，而且声波在不同的传播介质当中其传播速度也会存在一定的差别，在不同的介质中传播时可能会出现折射以及反射现象。

通过对超声波局部放电的原理进行具体的分析可知，通常超声波传感器可以对局部放电产生的超声波进行有效的检测与接收，将所产生的超声波信号转化为电信号，再经过系统的处理之后分析出局部放电的主要特征，通过对这些特征的分析，对开关柜设备绝缘材料的具体状态进行合理的评估。

五、总结

本文主要对开关柜局部放电检测系统的原理以及检测方法进行了分析，将开关柜出现绝缘放电现象时出现的问题进行了系统的分析，当前高压开关柜的超声波以及地电波的检测技术在检测高压开关柜局部放电现象时起着至关重要的作用，在利用此项技术时可以对开关柜实际的运行状态进行良好的掌握，间接的掌握了相应绝缘材料破损的具体程度，并在之后的一段时间对其实际的绝缘状态进行实时的监控，针对其出现的问题提出相应的解决策略，从而显著的提高高压开关柜实际的运行效率。

参考文献：

[1]刘敏.船用低压电力电缆绝缘材料老化状态研究与寿命评估[D].大连理工大学，2017.

[2]张然.XLPE电缆的绝缘状态评价、预测和可靠性评估[D].华南理工大学，2017.

[3]高竣.基于介电指纹特征识别的变压器主绝缘老化与受潮状态评估研究[D].重庆大学，2017.

[4]孙焱.开关柜声电联合局部放电检测在晋中电网的应用[D].华北电力大学（北京），2016.

[5]陈凯，巩晶，苏许玮.高压开关柜局部放电带电检测技术应用与研究[A].浙江省电力学会、上海市电机工程学会、江苏省电机工程学会、浙江省电机动力学会.浙江省电力学会2013年度优秀论文集[C].浙江省电力学会、上海市电机工程学会、江苏省电机工程学会、浙江省电机动力学会：浙江省电力学会，2013：5.

[6]宋登峰.高压开关柜局部放电在线監测系统的整体方案[A].云南电网公司、云南省电机工程学会.2012年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].云南电网公司、云南省电机工程学会：云南省电机工程学会，2012：1.