开关柜局部放电原因分析及治理

马孝明

摘要：在开关柜的状态检修过程中通常采用局部放电的检测手段，其中有关局部放电的检测方式也是多种多样的，每种检测手段都有不同的优缺点，本文对开关柜局部放电原因分析及治理进行了分析。

关键词：高压开关柜;局部放电;检测技术

高压开关柜作为配电网中的重要组成部分，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，在配电环节发挥着至关重要的作用。近年来我国电网改造不断推进，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。高压开关柜带电检测作为一项可促进电力设备有序运行的有力手段，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，对促進高压开关柜的安全有序运行至关重要。

一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。为确保高压开关柜的安全有序运行，通常采用交流金属封闭开关，应用高压开关柜常发生局部放电现象。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，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问题，就会造成内部主绝缘被电流击穿，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。

二、局部放电现象危害

高压开关柜局部放电势必给电力系统带来极大危害：一方面，高压开关柜局部放电得电力设备绝缘结构受到损坏。高压开关柜在运行过程中，会对电力设备的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的影响，绝缘结构外皮老化会进一步加剧。换言之，高压开关柜局部放电现象越严重，电力设备绝缘结构老化越快。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系统相较于正常运行要高出约12%的消耗。

三、高压开关柜局部放电检测技术

（一）暂态地电压（TEV）检测法

对于高压开关柜出现局部放电而言，放电通常集中于接地屏蔽表面。然而屏蔽连续时在设备外不易检测到相关信号，屏蔽层一般在绝缘部位、电缆绝缘终端等部位不连续，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。

（二）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，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、外界噪声等因素影响。

（三）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。

四、结束语

总而言之，在高压开关柜的局部放电现象是一种较为常见的故障，正是由于较为常见，极易对设备的安全稳定运行造成不利影响，甚至会引发大面积停电。由于电网高压开关柜局部放电现象时常发生，所以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，建立科学有效的检测维护方案，尽可能降低高压开关柜局部放电概率，促进电力电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]任明，彭华东，陈晓清，董明.采用暂态对地电压法综合检测开关柜局部放电[J].高电压技术，2010，36（10）：2460-2466.

[2]邓雨荣，田树军，李锐鹏，胡华，邢雅，李洪杰。一种改进的10kV开关柜局部放电TEV检测及定位技术[J].绝缘材料，2014，47（02）：93-96+101.