开关柜局部放电带电检测技术的运用

王英莉

摘  要：伴随着现代电力系统完善程度、先进程度的持续提升，开关柜在其中发挥着不可或缺的功能。现实中，开关柜内部的大量电气设备往往会由于热、光等因素，而发生化学反应，从而导致了电气设备故障的产生，进而阻碍了电力设备的平稳、正常运行。基于此，积极开展开关柜局部放电检测工作，对于确保电力系统的高效、持续运行，进而推动现代电力事业的蓬勃发展，具有现实意义。

关键词：开关柜;局部;放电带电;电力系统

一、局部放电现象及其测量原理

1.1局部放电

局部放电是指在电气设备的绝缘结构中发生局部放电的现象。虽然局部放电仅是部分绝缘被损坏，但它仍然会对绝缘造成轻微损坏。造成损伤的主要原因有：（1）在放电作用下，介电介质发生化学反应，降低其性能;（2）绝缘介质的局部温度升高，氧化进一步加速，这降低了电气和机械性能。

1.2局部放电活动程度的测定

高压开关柜内部的绝缘放电现象，将会产生一个放电脉冲，这些放电脉冲产生的电磁波，会在高压开关柜的金属外壳上产生一个瞬时对地电压（TEV）。可以使用专门的仪器测量该信号。通过专门的探测器测量开关柜外壳上的地电压信号，从而测量出开关柜内部的局部放电的幅值。

1.3局部放电定位

在测试期间，如果发现测试结果异常，则需要定位可能发生局部放电现象的特定位置。由于瞬时地电压（TEV）信号的大小，受测量位置与信号发出位置的距离以及设备的电压等级有关系，因此，我们可以通过在高压开关柜不同位置进行测量，根据测试结果，通过数据分析，可以更精准的确定局部放电的位置，从而可以采取进一步的处理措施。

1.4外界干扰

由于在检测装置所处的环境中存在其他装置，这些装置也产生电磁波，并且这些外部产生的电磁波也在高压开关装置的金属壳体上产生地电压信号。这将对测量结果产生影响。通常，我们预先测量干扰信号在其他金属产品上生成地电压信号，然后在高压开关设备的金属外壳上进行测量。通过数据比较，消除了外部信号干扰因素，精确确定设备内部的局部放电活动程度。

二、开关柜局部放电带电检测技术的研究

2.1超声波法

随着电荷的迁移和快速释放，放电周围的机械应力、电场力和粒子力会失去原有的平衡而产生剧烈的震荡，从而出现一种称作机械振动的超声波。通过超声波传感器对用电材料逆压效应的作用，可以检测出这些超声波也就是开关柜局部放电的具体位置，也就是利用超声波传感器测量出信号之间的时间差，从而判断出放电处和传感器之间的距离。超声波法最大的优点是抗干扰能力强，适合于强电场环境，而且频带宽，能检测电晕、松动以及悬浮放电等现象。

2.2超高频检测技术

随着局部放电时间的不断变化，其中所产生的电磁震动会产生电磁波，当这种电磁波在固体和气体的介质中时，局部放电带来的脉冲会产生非常多的超高频电磁波。在具体的实际运用中，对局部放电的检测可以用两个探头进行测量，将每个探头检测到的信号时间作为分析放电现象的依据，通过对探头位置的移动，就可判断出放电的具体位置。另外，还可通过同时使用多个探头，把探头检测到的信号时间放到方程组中，求出三维坐标，便可得知放电具体位置。这种测量方法灵敏度很高，又具备很强的抗干扰能力，并且可以直接使用开关柜处的小缝隙进行电磁波信号测量，不用考虑在安全封闭的环境中进行，所以操作起来比较方便。

2.3现场联合检测技术

联合检测技术主要是以地电波检测为主、超声波检测为辅的形式来进行的。利用联合检测模式对10～35kV开关柜进行局部放电检测时，首先选用地电波法进行检测。因地電波法检测易受现场干扰影响，所以测量前必须做好干扰排除措施，如关闭开关室内的排风扇、采用不同时间进行测试、利用地电波法的脉冲数（2s内）判定干扰源等。测量开始之前，应该要以开关室内空气及前后金属门测试平均值为背景信号的参考值。测试过程中应选择局部放电容易发生的位置，如母排、开关闸刀等作为测试点，或选择每一面开关柜的上、中、下部分以及开关柜两个侧面作为测试点。对于通过地电波技术检测异常的情况，可以运用超声波进行进一步检测确认，使用超声波技术前，需要将探头朝向空气来获取背景噪声值。测试中需要将传感器对准开关柜处的缝隙来更好地接收信号。按照开关柜局部放电带电检测技术的应用经验，地电波的检测值在20dB以上或者超声波的检测值在6dB以上时都应引起注意，同时，将这些数据和开关柜的背景值读数比对。

2.4暂态地电压检测技术

当开关柜局部出现放电等不良状况时，放电位置周围往往会出现电场，并且这种电场无时无刻都不再发生变化，其会引发磁场变化，从而感应出变化的电场。如此，电场、磁场之间的交叉变化在相互激发的过程中不断传播到外界，从而促使大量电磁波的形成。在电力系统中，一旦电气设备的局部发生放电问题，形成的电磁波就快速经由金属箱体连接缝而传播，再经由开关柜设备而向地面传播，从而促使电压脉的形成，这种电压脉搏就是通常所讲的暂态地电压。凭借专门的信号检测设备———电容耦合传感器实现对该类信号的精确检测，从而详细掌握放电的幅值及频率。该技术所具备的显著优点是受到外界信号的干扰程度低，基于此，在开关柜的带电放电检测中，由于受到外界信号干扰的程度非常低，就可以极大地提升检测的灵敏程度及可靠性。

三、应用实例分析

某个变电站10kV开关柜有噪声，要采用地电波法与超声波法进行带电检测。两种检测方法的结果表明开关柜的TEV测量值都和背景数值基本相同，都在规定的范围内，而站内某开关柜的超声波数值明显大于其他开关柜的超声波数值，而且在开关柜的背部测量所得数值比前部高，根据这些现象就可以初步判断是由于开关柜背部的面板松动造成的发动机震动而引发的开关柜局部放电。当进行局部放电带电检测之后，应打开开关柜背部面板，将松动的部位紧固，然后再进行地电波和超声波的带电检测，看所测得的超声波和TEV测量值是否都恢复正常。单一的测量技术很难准确全面地反映局部放电的具体实际，有时还会引起误判，所以在开关柜局部放电带电检测中要综合采用多种方法来更加全面准确地掌握局部放电的具体原因、位置，便于维修工作的有效开展。

四、结语

地电压局放带电检测技术，能够在待检测设备运行情况下检测在高压开关设备的外壳上产生的地电压信号，及时发现设备内部隐患，具有效率高、抗干扰能力强的优点，通过提高发现设备内部缺陷的概率，及时消除设备内部的缺陷和隐患，提高电网设备的运行稳定性。

参考文献：

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