配电设备分布式局部放电感知技术的实现方法

赵守成

摘要：电力设备具有多种功能，其中遮蔽功能、隔离功能、绝缘功能和控制保护功能均需依靠绝缘结构来直接或间接辅助实现，因此绝缘技术在电力设备中的重要性不言而喻。对于短期内可以发现的绝缘缺陷，如绝缘安全净距不足、绝缘部件表面光洁度、表面裂纹等缺陷可以在产品制造中通过测量、试验来发现并进行规避，但是对于短期不容易造成危害的局部放电问题在配网设备的生产、运行过程中还没有引起足够的重视。本文基于配电设备分布式局部放电感知技术的实现方法展开论述。

关键词：配电设备;分布式局部放电;感知技术;实现方法

引言

常用的域和频率分析方法包括傅里叶变换（FT）、Wigner城市分布方法和形状小波方法。实际上，开关柜局部放电和外部干扰信号是典型的非软信号，需要在特性分析中进一步分析信号的时间和频率。小波变换不同于短傅里叶变换，后者是可自定义的频率窗口。对于高频率，请使用窄窗;对于低频率，请使用宽窗，以充分利用自适应分辨率的概念。为此，本文采用小波转换方法对开关柜局部放电和外部干扰信号进行了频域分析。

1局部放电传输原理

（1）金属外壳局部放电时，放电首先积聚在靠近放电点的金属容器内部，产生电脉冲并向所有方向传输。（2）高速电流只在线路表面极薄的区域内传输。（3）电流脉冲在金属外壳内传输，最终导向金属外壳开口、连接器、盖等处的孔，同时在金属上产生暂态跨度信号（TEV）。（4）金属密封的内部放电是一个短时间放电开关，设备局部充电的输电线路中的元件不被視为中心参数，而是其电气特性由其配电容量c和l决定的分布参数。CBMTS-1000D配电装置运行状况检查包是一家以技术为基础的老企业，其基础是消化和保护国外现代技术以及电力公司在配电装置和配电装置运行状况修复方面的经验。它总结了近年来在设备开发和现场应用等相关领域取得的成果和发现，以便对配电装置进行运行状况检查。优化产品设计，包括优化功能配置、灵活应用配电装置状态检查、高度统一的存储、聚合、共享、分析和应用质量数据，以及基于全面分析结果的配电装置状态修复综合、灵活和高效建议整个系统由运行在业界加固平板电脑上的CBMTS1000D配电装置组成。其中包括先进的平台软件和多个智能、按需和临时电压传感器，以及可现场配置的超声波、红外传感器和超频传感器。平板电脑和智能传感器设备之间的通用USB连接允许对传感器设备进行控制、供电和质量数据收集。

2开关柜局部放电检测技术应用

开关柜是配电网中的重要开关设备。由于电、热、化学等因素的影响，电气设备在长期运行中会发生绝缘劣化，进而发生局部放电。当开关设备内部发生局部放电时，电荷迅速移动，产生高频电流并辐射电磁波。电磁波将通过开关设备表面上的间隙泄漏出去，并继续在空气中和开关设备表面上传播。因此，电磁信号可以通过TEV检测方法进行检测，达到无创检测局部放电的目的。然而，由于外部电磁波对开关设备工作场所的严重干扰，影响了TEV检测法局部放电检测的准确性，导致开关设备局部放电评估不准确。10kV金属封闭开关设备广泛应用于变电站，其安全稳定运行直接影响电网供电可靠性。因此，开关柜运行状态的检测是保证开关柜设备安全可靠运行的关键。目前，开关设备局部放电的检测方法主要有瞬态电压接地法（TEV法）和超声波法、超高频法（UHF）[3-5]等。目前广州电网将暂态对地电压（TEV）和超声波法作为开关柜局部放电预防性试验的主要技术手段，采取每年一次的检测周期定期开展。1）TEV检测与超声检测技术是两种快速判断开关柜绝缘状态的技术手段，其对不同缺陷类型的灵敏度存在差异。对于内部绝缘缺陷，超声检测的灵敏度较低，主要原因是超声信号在固体中衰减较快。2）UHF法检测可实现对缺陷类型的判别，利用UHF信号到达开关柜不同检测点的距离之间的时间差可实现放电源的定位。3）开关柜内发生局部放电后产生的UHF信号，在柜体内传播，不同检测点测试的相位特征相似，幅值随着距离衰减，可根据以上特征判断放电源的个数且初步定位局放源的位置。4）开关柜内发生局部放电检测时，产生的暂态对地电压信号在设备内传播，可根据TEV信号到达的时差判断局部源的位置。5）开关柜局部放电检测的技术对不同缺陷的灵敏度不同，在故障缺陷诊断时应综合采用声电联合的检测技术。

3暂态地电压法

暂态地电压检测法是采集的电气设备在局部放电时，在装置的金属表面对地出现的一个持续纳秒级的暂态电压脉冲信号。通过其读数的大小来判断局部放电的严重程度，并由电磁波的衰减特性来对设备内部局部放电情况进行检测和定位。电容耦合式探测器可以对装置金属表面检测，记录瞬间电压脉冲的幅值。经过两个电容耦合探测器的数据比较，可以由时差法计算出局部放电的准确地点。JohnReeves在上世纪七十年代发觉了这些电压脉冲，并取名为暂态对地电压。国内对暂态地电压检测技术研究比较先进的是西安交通大学，他们研究了不同电极模型下开关柜局部放电的放电特征。但由于检测位置经常受限于开关柜的构造以及缝隙等，暂态地电压检测法难以做到定位的精准。此外，虽然暂态地电压法检测技术可以检查出开关柜体内部的放电故障，但由于开关柜的数量多，种类繁杂，结构繁琐，并且通常紧凑型的设备不可以装配固定的大型检测设备。更重要的是，基于暂态地电压法的局部放电监测设备的成本太高，而开关柜设备的造价较低，两者之间不成比例。因此，开关柜设备不能像变压器等设备一样在线监测，只能通过带电检测的方法来进行研究。因此，暂态地电压法还需要一定的改进，比如在检测周期和数据分析处理方面必须深度地确定。

结束语

局部放电是发生在运行中的电力设备导体与接地体之间的绝缘部件中，此种放电发生在局部小范围内，正常运行时短期不会造成主绝缘的击穿，发生局部放电时，多伴随着电脉冲、超声波、电磁辐射、光、局部发热等现象。每一次局部放电对绝缘部件性能都会有一些影响，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度的下降较慢;而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降，缩短设备的使用寿命。从开关设备长期运行的故障数据统计来看，局部放电导致的绝缘损坏已经成为高压电力设备故障的一个重要因素。因此，在产品设计制造过程中需要严格控制产品的局部放电水平并在设备运行维护中加以重视。

参考文献

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