高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测探析

于臻

摘要：通过对高压开关柜内部结构开展分析，了解其内部有多个电气设备。本文提出了暂态地电压检测原理、特高频检测原理，对参考经验判据法、比较法、曲线分析法等局部放电判定方法进行了论述，并以避雷器为例，对局部放电检测进行了探究，以便提升检测的有效性，为关注这一类话题的人们提供参考。

关键词：高压开关柜;电气设备;局部放电

引言：随着国民经济快速增长，人们生活水平日益提高，不仅对电量的需求增加，而且对供电质量提出了高要求。高压开关柜是主要电气设备之一，当前在很多变电站得到有效应用，对供电系统运行具有重要影响。但高压开柜内部电气设备在长时期运行中，比较容易形成绝缘劣化，因此有必要对其局部放电特性进行检测。

一、高压开关柜内部结构

金属柜体是高压开关柜的主要构造，其内部有多个设备。例如，互感器、接触器、断路器、接地开关、负荷开关等。该金属柜体主要有两种形式，一种是半封闭式的金属柜体，另一种是全封闭的金属柜体。由于多个设备聚集在一个金属柜体中，所以其占地面积是比较小的，结构也相对紧凑，有利于缩短施工工期。在电力系统运行中，高压开关柜发挥着重要作用，不仅能够有效接收电能，而且还能够进行电能分配。

二、高压开关内部电气设备局部放电特性的检测方法

（一）局部放电检测原理

通过对高压开关柜内部电气设备局部放电情况观察和分析可知，其发电过程中，会出现一些物理现象。如，光的物理现象、声的物理现象等。因此，在进行局部放电特性的检测中，需要都物理量进行检测，并科学的进行特征量的提取，以便为其局部放电现象的分析提供有利条件，也能为绝缘状态评估工作奠定良好的基础。其具体的检测原理主要有以下几个：

第一，特高频检测原理。基于该原理进行高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测，需要充分发挥特高频传感器的作用。主要是因為特高频传感器能够对局部放电过程中出现的特高频电磁波信号开展有效的检测，为其放电特性分析提供依据，并能够获取和明确局放信号的幅值、相位等重要信息[1]。特高频检测原理是高压开关内部电气设备局部放电特性检测的主要原理之一，能够实现良好的检测效果。主要是因为特高频信号传输的路径比较特殊，一种路径是从观察孔传出的，另一种路径是从柜子缝隙传出的，基于特高频检测原理的检测方法具有较强的抗干扰能力，并且能够进行精准的定位，所以可以有效的进行特高频电磁波信号检测。

第二，暂态地电压检测原理。暂态地电压检测原理近年来被广泛应用在局部放电检测中，具有外界干扰信号少的特点，有利于提升在线检测的灵敏度与可靠性。在高压开关内部设备局部放电中，该原理主要是借助电容耦合测出局部放电产生的脉冲和幅值，有利于提升检测的效率与质量。

（二）局部放电判定方法

近年来，随着电力事业的蓬勃发展，高压开关柜的应用也越来越广泛，为了充分发挥高压开关柜内部电气设备的作用，加大了局部放电检测方法的研究力度。在新时期，新的局部放电检测方法层出不穷。其中，最常用的检测方法有三种，一是曲线分析法，二是比较法，三是参考经验判据。

第一，曲线分析法。在高压开关柜内部电气设备运行中，虽然会受到一定的干扰，但这些干扰在所有设备上的作用呈现了一致性的特征，在某种程度上为局部放电检测提供了有利条件[2]。因此，在实际检测中，能够在较短的时间对开关室内的开关柜进行有效的测试，依据测试获取的数据，可以有针对性的开展数据曲线绘制工作，采用曲线分析方法进行局部放电特性的判断。一般来说，依据测试结果绘制的曲线主要有两种形式，一种曲线有凸点，另一种曲线比较平缓。如果绘制的曲线属于第一种形式，则可以证明高压开关柜存在放电的情况;如果绘制曲线属于第二种形式，则可以证明开关柜是不存在明显放电现象的。

第二，比较法。在高压开关柜内部设备局部放电特性检测中，比较法是一种有效的判定方法。其主要包括两种方式，一种方式是进行纵向比较，另一种方式是进行横向比较。其中，前者主要是针对不同时间的测试结果进行对比分析，在这一过程中，既可以了解开关柜内部设备的运行状态，又能够发现和掌握局部放电的主要趋势。在对同一开关室的开关同一测试结果进行比较时，需要采用横向比较方式进行局部放电的判定，而且这些开关的等级都是相同的。在比较中，一旦发现某些高压开关柜现场背景值比其它开关大时，可以证明其是存在缺陷的，会对设备运行状况产生不良影响。

第三，参考经验判据的方法。应用该方法进行开关柜内部设备局部放电判定时，主要是参考国外及国内其他地方的适用判据。

（三）局部放电定位的方法

声电联合法、时差法、平分面法和幅值法是进行开关柜内部设备局部放电定位的主要方法。在对局部放电定位过程中，需要借助UHF传感器和TEV传感器。与此同时，还应该明确其幅值，了解时间差。因此，在这一过程中，需要对声电联定位法的原理进行合理的应用，主要是基于该原理计算超声波信号和电信号的时间差，进而可为高压开关内部设备局部放电提供有利条件，提升定位的效率与精准性。另外，还能及时发现存在缺陷或者异常高压开关柜的具体位置。此外，在局部放电定位方面，暂态地电压原理的作用也是不可小视的，在开展一次定位分析工作中，需要对该原理进行合理的应用，并以特高频传感器为支撑，进而可以明确缺陷的大概位置。在开展二次定位分析工作中，需要注重超声波传感器作用的发挥，通对其信号进行检测，能够将现场的干扰因素及时排除，为局部放电定位创造良好的环境，不仅能够在整体上提升缺陷识别的准确度，而且对高压开关内部设备局部放电精准度的提高也具有重要意义。

三、局部放电案例分析

为了有效的开展高压开关柜内部设备局部放电特性检测工作，本文主要以避雷器内部局部放电为例，对相关检测工作进行了探究。

（一）TEV检测结果

采用超声波法对某开关柜进行局部放电检测时，并没有发现异常的情况。但使用暂态地电压检测法发现该开关柜有异常局部放电信号。通过采用横向比较方式，发现2号站变开关柜测试的数据是比较大的，不在标准值的范围之内，其最大相对值已经达到了31dB，所以可判定其内部设备存在着严重的放电现象[3]。

（二）局部放电源定位

为了快速且准确的找出2号站变开关柜内部设备局部放电源的位置，在本次测验中，主要采用了停电实验的方式，并借助YDQ交流耐压实验器，在此基础上开展对避雷器升压的工作。为了明确超声数值，了解暂态地电压，还对其运行状况进行了模拟。通过对相关数据分析可知，除了避雷器TEV测试值，其它的测试值都在相关标准之内。因此，需要对开关柜避雷器测试值进行了深入的分析，发现其某处的暂态地电压测试值明显大于其它值，所以需要对其进行全方位的探究。

（三）诊断分析

为了全面了解避雷器的问题，进行现场解体检查，发现内部的阀片出现了松动的问题，并且该问题是比较严重的，在底部就可以看到非常明显的间隙，所以可以判定其是引发高压开关局部放电的主要原因，而且属于空穴放电，所以应该对其进行有效的维护。

结论：总之，高压开关柜是变电站重要的设备之一，对其运行具有重要影响。在长时期运行中，开关柜内部设备容易出现局部放电的现象，会降低绝缘强度，影响设备正常运行。因此，需要做好局部放电特性检测工作，掌握暂态地电压和特高频检测原理，对局放判定方法进行合理利用，以便提高定位和缺陷判定的准确性。

参考文献：

[1]李永祥，郭力强，高佳琦.高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测与分析[J].高压电器，2018，54（01）：97-103+109.

[2]郑云海，方丽妮，吴奇宝.利用超声波检测法检测开关柜内部局部放电故障[J].电世界，2017，58（02）：32-33.

[3]李梦.开关柜局部放电检测技术分析及案例应用[J].农村电工，2015，23（12）：29.