局放带电检测技术在开关柜电缆缺陷检测中的应用

吴志威　韩子圣　陈云飞

摘 要：本文简要阐述了一种基于地电波（TEV）和超声波（AE）技术的开关柜局部放电检测方法的基本原理和判断依据，通过对濠江区三个典型局放故障案例的测量与分析，从而有效掌握开关柜绝缘性能的健康状况，为配网开关柜设备巡视、检修提供了可靠的技术数据。

关键词：开关柜 局部放电 绝缘缺陷 带电检测

导言

10 kV配电网是连接110 kV高压供电和380 V/220 V低压用户的重要枢纽和通道，而10 kV开关柜是10 kV配电网的重要组成部分，其运行的稳定性对配电网供电可靠性有着举足轻重的作用。在开关柜的绝缘结构中，在长期运行过程中因灰尘沉积、绝缘受潮、绝缘老化等引起绝缘性能下降，容易发生局部放电现象，导致绝缘击穿。因此及时发现开关柜潜伏的绝缘缺陷，消除隐患，保证安全供电，这无疑具有重要的经济和社会效益。

传统检测绝缘缺陷的方法是绝缘预防性试验，需要在停电的情况下做试验，效果并不理想，近年来，局部放电检测技术日益成熟，随着局部放电带电检测技术的使用，更能直接反映出开关柜内部及表面的绝缘状况，并能及时有效地发现其绝缘缺陷，减少不必要的停电，从而提高供电可靠性。目前开关柜局部放电带电检测运用较广且效果较明显的方法是地电波和超声波联合检测技术，可使用多功能便携式局部放电检测仪（Ultra TEV plus+）来判别局部放电故障。

1 便携式局部放电带电检测系统

多功能便携式局部放电检测仪（Ultra TEV plus+）是一款集地电波（TEV）和超声波（AE）检测功能于一身的手持式便携测试仪，适用于中压开关柜等电气设备的局部放电的检测。具有读数准确、操作简便等显著优点，特别适用于日常的巡检。

1.1 地电波检测（TEV）

当局部放电活动出现在开关柜绝缘层中时，它会产生无线电频率范围内的电磁波，而开关柜的金属外壳会将这种电磁波屏蔽掉一大部分，不过仍有小部分会通过金属外壳气体绝缘开关封垫或其它绝缘部件周围的间隙传播出去。当电磁波传播到开关柜接地金属外壳时，会产生一个瞬态接地电压（TEV），还会通过金属外壳外表面传向地下。瞬态接地电压（TEV）的范围通常在几毫伏直至几伏范围内，存在时间很短，而且具有几个纳秒的上升时间。可以在开关柜正处在工作状态时将检测探头放置在开关柜的外表面，对局部放电活动进行检测。

判断依据：地电波检测时，放电脉冲数是判定设备是否存在放电的一个主要因素，正常情况下，局部放电信号在2 s内发出的脉冲数一般为50～500个，当现场2 s内检测到的脉冲数大于1000时，可以认为检测到的是干扰信号，而非局部放电位号。

1.2 超声波检测（AE）

开关柜在局部放电过程中会产生声波，放电产生声波的频谱很宽，可以从几十Hz到几MHz，其中频率低于20 kHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波（AE）信号必须用超声波传感器才能接收到。利用超声波探头即可检测这些声波信号，再通过超声波传感器将接收的信号转换成一个人耳可判别、可听见的声音信号，并将放电所产生的超声（AE）大小以声压（dBμV）的形式显示出来，使用者通过分析耳机中传来的放电声音以及显示屏上声压的大小来判断设备是否存在放电现象。

判断依据：超声波检测在原理上是声音的检测技术，判断应以耳機中检测到的声音信号为主，检测数值为辅，因为空气中的其它声音信号会引起检测仪器幅值的变化，但不会有放电特有的特征声音（咝咝声）。

2 故障实例分析

案例1。

2013年06月19日（天气：多云;温度：29℃;湿度：75%），对濠江区10kV觉河线1#环网柜第四单元的开关柜进行带电状态检测，结果为局部放电超标（脉冲值：250;TEV模式：背景值3 dB，检测值30 dB;AE模式：检测值29 dB，通过超声波耳机听到较明显的放电声音），通过观察窗口看，电缆T型头A、C两相封帽绝缘护套缺失，A、C相电缆T型头绝缘塞表面盖上有水珠，C相T型头绝缘塞上面有一条掉落的电线，绝缘塞对电线持续放电，肉眼可见的紫蓝色放电火花。

事后，对开关柜进行检查，分析认为是开关柜内二次接电线由于安装工艺不良而脱落，电缆进线口密封不紧，且天气潮湿，A、C两相T型头绝缘塞表面吸附水分形成大量细密凝露，且由于A、C两相封帽绝缘护套缺失，安全距离不够，进而激发紫蓝色放电火花，最终致使局部放电现象。

案例2：

2013年06月25日（天气：阴;温度：32℃;湿度：75%），对濠江区10kV湖实线培训基地电房高压柜第三单元的开关柜进行带电状态检测，结果为局部放电超标（脉冲值：300;TEV模式：背景值3 dB，检测值3 dB;AE模式：检测值21dB，通过超声波耳机听到较明显的放电声音）。

事后，对开关柜进行停电检修，通过高压柜门解锁进一步检查发现柜内的隔离刀闸传动连杆表面有明显放电痕迹。分析认为是由于运行年限久，隔离刀闸传动连杆表面有盐垢，导致绝缘性能下降，从而导致了局部放电现象。

案例3：

2013年12月05日（天气：晴;温度：22℃;湿度：35%），对濠江区10kV达妈线2#环网柜第四单元的开关柜进行带电状态检测，结果为局部放电超标（脉冲值：100;TEV模式：背景值0 dB，检测值10 dB;AE模式：检测值18 dB，通过超声波耳机听到较明显的放电声音），且能够确认放电源来自开关柜内部，从观察窗口看，A、B相套管和电缆T型头连接处有放电痕迹。

事后，急修人员对开关柜进行应急接地检修处理，并对存在问题的电缆T型头进行内部情况检查，拆除后发现开关柜电缆进线柜电缆绝缘套管与防水绝缘护套之间界面硅脂干涸，存在气隙导致电场集中发生局部放电现象。

3 结语

地电波法和超声波法的联合带电检测技术在开关柜运行时对其内部的局部放电情况进行检测，改变了传统的测试方法，减少检测停电时间，提高供电的可靠性和连续性，而且能够更加准确地反应开关柜的潜在故障，提前预判开关柜的健康状况，发现隐患及时消除，杜绝电网设备事故的发生，并为开关柜日常巡视、检修等提供强有力的数据支撑。

参考文献

[1] 编委会.高压电器稳定性试验新技术新设备应用与操作及检验标准实务全书（全三卷）[S].2005：147.

[2] 何肖军，徐志斌.高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究[J].浙江电力，2010（5）：5-10.

[3] 沈牧宙，陈中楣，张建业.一起开关柜绝缘事故的分析及防范措施[J].科技视界，2012（35）：204-205.