淺議10KV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電檢測

柏征

摘要：隨著我國南方電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量急劇增加，10KV配電網(wǎng)得到了迅速的發(fā)展。文章著重介紹一種基于超聲波和TEV技術(shù)開關(guān)柜局部放電檢測原理，并對其檢測過程、現(xiàn)場測試點選取、數(shù)據(jù)判斷以及狀態(tài)檢修方面進行了詳細的分析。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；超聲波；TEV；10kV配網(wǎng)

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0046-03

1 概述

南方電網(wǎng)是全國比較復(fù)雜的電網(wǎng)，其負荷屢創(chuàng)新高，這種長期的重負荷運行加上設(shè)備帶病運行必將導(dǎo)致電網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)緩慢。為了確保電網(wǎng)運行的安全與穩(wěn)定，我們對10KV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電的檢測進行如下分析與介紹。

2 10KV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電檢測現(xiàn)狀

隨著我國電網(wǎng)建設(shè)步伐的不斷加快，南方電網(wǎng)在電網(wǎng)建設(shè)的投入與日劇增，但很多電網(wǎng)也存在著不同程度的窩電現(xiàn)象。為了打破傳統(tǒng)的停電周期性檢查帶來的局限性，人們提出了帶電高壓開關(guān)柜現(xiàn)場進行絕緣性能檢測技術(shù)，既對運行當(dāng)中的開關(guān)柜絕緣情況進行測試，通過對絕緣狀況檢測反應(yīng)的信息進行合理分析后判斷設(shè)備的絕緣狀況，正確掌握開關(guān)柜的局部放電及其發(fā)展規(guī)律，并對潛在的絕緣故障進行及時的檢修，以達到減少用戶停電時間，提高供電可靠性的目的。

3 10KV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電檢測的重要性

10KV開關(guān)柜作為配網(wǎng)重要的組成部分之一，對電網(wǎng)運行的穩(wěn)定與安全有很大的影響，以往對配網(wǎng)開關(guān)柜進行巡視、技術(shù)檢測和實驗時，對設(shè)備缺陷的要求很難做到準確掌握。在帶電檢測方面，通常采用的是非接觸檢測方法，這種方法在目前來說比較成熟，如紅外線和紫外線檢測技術(shù)主要是對避雷器、變壓器等敞開式設(shè)備進行檢測。而對于封閉式的10KV開關(guān)柜受到外殼屏蔽的影響，效果不是很好，而采用最合適的方法對其進行檢測才是關(guān)鍵，根據(jù)實際運行的狀態(tài)和故障發(fā)生之前潛伏期內(nèi)產(chǎn)生局部放電，使10KV開關(guān)柜設(shè)備發(fā)生絕緣劣化，而對其絕緣故障的檢測與評價是檢測的主要手段，在實際運行中，對10KV開關(guān)柜采取這種合適的局部放電檢測方法有著重大的意義。

4 超聲波與TEV

4.1 檢測原理（超聲波）

電力設(shè)備發(fā)生局部放電時，會產(chǎn)生一種頻譜很寬的聲波，這種聲波只有20kHz以下的頻率信號可以傳入人耳，只要高于這一頻率，就只能依靠超聲波傳感器代替接收。釋放的電能量與聲能有著一定比例關(guān)系，如圖1所示：

圖1 超聲波檢測局放工作原理圖

4.2 TEV檢測原理

電氣設(shè)備一旦發(fā)生局部放電，其電量將會在放電點相鄰接地金屬上聚集，并以電磁波傳播方式向不同方向傳播。若屬于設(shè)備內(nèi)部放電，電量將會聚集到接地屏蔽表面上，若屏蔽層是連續(xù)的，將無法在外邊檢測到放電信號。一般情況下都屬于屏蔽層位于電纜絕緣終端或絕緣、墊圈連接處等部位因產(chǎn)生破損造成的不連續(xù)，在這種情況下，電磁信號就會傳輸?shù)皆O(shè)備外層，因放電產(chǎn)生的大量電磁波經(jīng)氣體絕緣開關(guān)的襯墊處或金屬箱的接縫點向外傳播，此時就會出現(xiàn)一種經(jīng)設(shè)備金屬箱表面?zhèn)魅氲叵碌臅簯B(tài)電壓，既電壓脈沖法。這種方法是由Dr John Reeves第一個發(fā)現(xiàn)的，后被命名為暫態(tài)對地電壓（Transient Earth Voltage），簡稱TEV。

圖2為TEV在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的傳播，局部放電過程中，電磁波是通過放電點逐步向外傳播的，測得的電流大小與電磁波產(chǎn)生的電壓值有直接的關(guān)系。不考慮傳輸線的損耗，電流和路徑阻抗的成積就是電壓值，此時，阻抗要滿足：

圖2 TEV產(chǎn)生示意圖

傳輸線單位長度的自感和電容分別用L和C表示，觀察到ZO的數(shù)值有著較大的變化。研究還表明單芯10KV的電纜約為：10Ω，35KV金屬外殼母線室約為：70Ω，這說明1000PC的放電對地產(chǎn)生的電壓為1V到7V，時間可持續(xù)10ns。金屬殼表面電壓脈沖是從開口、接頭和蓋板縫隙出開始傳播的，之后再沿金屬殼的表層傳入大地，這時就需要利用特制的傳感器（電容耦合式）才能檢測到TEV信號，詳見圖3，最后才能獲取局部放電幅值和放電脈沖的頻率。

圖3 TEV檢測示意圖

研究得出：TEV信號受現(xiàn)場設(shè)備的測量位置和電壓等級的影響，不同型號的設(shè)備對地的瞬時電壓可通過TEV信號，對現(xiàn)場高壓設(shè)備局部放電的情況進行測定。同時，因為TEV信號受到影響的因素有很多，為了簡便易懂，這種測試結(jié)果讀書會以（dB/mV）來表達局部放電的程度，TEV信號（mV）與信號輸出（dB）可由公式：1dB=20log（1mV）來表明兩者的關(guān)系。

5 基于超聲波和TEV在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.1 測試過程

（1）測試之前，要先對背景值進行測量；記錄好金屬制品和空氣的背景聲。由于開關(guān)柜表層的電磁信號也可以產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓（TEV），此信號源在變電站內(nèi)部金屬物品上同樣可以產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓（TEV），比如金屬門、柵欄處。進行檢測時，不能在開關(guān)設(shè)備上直接檢測金屬面板上的背景值，而是要通過金屬柵、金屬門等對其進行檢測，具體方法是在開關(guān)室上選取三個不同位置進行檢測，再選擇中間值為背景信號的參考值。

（2）測試時，在開關(guān)柜上將TEV測試器探頭貼緊其上。TEV測試模式是由單個模式和連續(xù)模式組成，一旦有測試數(shù)據(jù)較大跳躍時，可采用兩種模式進行切換測試，將讀數(shù)穩(wěn)定值作為最終測試數(shù)據(jù)；如果采用連續(xù)模式，就必須做好脈沖數(shù)的詳細記錄，為后期測試進行輔助判斷。另外，在連續(xù)模式下，也極有可能出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)連續(xù)跳動的情況，這時可采取緊貼測試開關(guān)面板，并對數(shù)據(jù)進行仔細的觀察，選擇相對幅度大和穩(wěn)定值作為最終測試數(shù)據(jù)。

（3）在測試過程中，要排除噪聲、風(fēng)機、風(fēng)扇及熒光燈帶來干擾影響，有必要時可先關(guān)閉，再對其進行測試。另外，還要考慮配電房四周的環(huán)境因素帶來的影響，一旦出現(xiàn)局部測試點的微波發(fā)射對數(shù)據(jù)影響很大時，就需要依靠多次測試進行對比，將干擾因素排除后的測試結(jié)果作為測試數(shù)據(jù)。

（4）TEV模式測試結(jié)束后進入超聲波模式測試時，應(yīng)先對其背景讀數(shù)進行測試，一開始可將增益調(diào)整到最大，當(dāng)讀數(shù)過大時再將增益適當(dāng)減小，最后對準傳感器和開關(guān)設(shè)備上的空氣通道，便可進行測試。

5.2 測試點選取

在測試過程中，要對各個電力設(shè)備所處的位置進行確定，主要是對母排、斷路器、電纜線接頭處等局部放電情況進行檢測。同時，還要注意將傳感器盡量靠近通風(fēng)百葉和觀察窗等局放信號易泄露的金屬板上，對于前面板，通常選擇中部和下部；對于后面板，通常選擇上部、中部及下部，若有必要也可對側(cè)面板進行測試。

5.3 數(shù)據(jù)判斷

（1）開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值和測試值均低于20dB，表示開關(guān)設(shè)備是正常的。

（2）開關(guān)室內(nèi)（TEV背景值）和測試值都超出30dB時，且在某一開關(guān)柜上沒有出現(xiàn)峰值，需用定位技術(shù)對信號來源進行判斷。如果信號源非外界干擾信號，而是由開關(guān)柜本身發(fā)出，需要對放電點采用定位技術(shù)為其

定位。

（3）當(dāng)開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值低于10dB，而又出現(xiàn)某些開關(guān)柜測試值超出30dB，說明開關(guān)柜一定有局部放電發(fā)生，此時應(yīng)對放電點采用定位技術(shù)為其定位。

（4）如果某一開關(guān)柜的超聲波檢測的數(shù)據(jù)值高于20dB，說明了該開關(guān)柜內(nèi)部有出現(xiàn)了嚴重放電，要盡快對其進行復(fù)測并密切關(guān)注檢測值的變化。

5.4 數(shù)據(jù)分析

測試中發(fā)現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)柜，其測試數(shù)據(jù)主要分布在：5～45dB（TEV范圍）；超聲波數(shù)據(jù)主要集中在6～28dB，詳細情況見圖4和圖5。以下的折線圖表明了測試的開關(guān)柜出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的TEV檢測值位于20～30dB的最多，而大部分開關(guān)柜（TEV值低）的異常是因為超聲波超標造成的，這說明有絕大部分的開關(guān)柜存在表面放電情況。

圖4 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（TEV）

圖5 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（超聲波）

6 結(jié)論探討

實踐證明，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的。比較其他測試技術(shù)有很多優(yōu)點，不僅測試效果好、而且效率高。此項技術(shù)的應(yīng)用，對配網(wǎng)開關(guān)柜的狀態(tài)檢修，提供了可靠、有效技術(shù)參考，是一種既可靠又實用的的開關(guān)柜局部放電檢檢測技術(shù)。

7 10KV配網(wǎng)開關(guān)柜狀態(tài)檢修原則

（1）堅持“安全第一”原則，將設(shè)備可靠性和管理水平的提升作為主要目的。對設(shè)備狀態(tài)加強檢測和分析，用科學(xué)、合理的方法對檢修項目、檢修間隔進行調(diào)整，并制定相應(yīng)健全的管理制度，以保證設(shè)備運行

安全。

（2）建立詳細的10KV開關(guān)柜的整體實施方案，嚴格遵守科學(xué)規(guī)劃、先行試點、分步實施、逐步推進的原則。另外，對設(shè)備狀態(tài)的檢修，要具有長遠目標和構(gòu)思，并具備扎實的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，分布實施、先行試點，將取得成功的經(jīng)驗做為基礎(chǔ)，實施逐步推廣。

（3）規(guī)范、完善設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)管理，加強檢修質(zhì)量的管理力度，全面將設(shè)備管理責(zé)任制落實到位。從制度、技術(shù)、人員上抓起，為設(shè)備狀態(tài)檢修的實施打下良好的基礎(chǔ)，以保證設(shè)備的健康運行。

8 結(jié)語

綜上所述，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的，不僅測試效果良好，而且效率高又高又直觀，因此，將此項技術(shù)作為配網(wǎng)開關(guān)柜設(shè)備的局部放電檢測最為合適，非常值得推廣。

參考文獻

[1] 王偉，馮新巖，曲文韜，徐亮.超聲波法在GIS局

部放電檢測中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2010，（7）.

[2] 陳敏，陳雋.GIS超聲波/超高頻局部放電檢測技術(shù)

研究[J].湖北電力，2010，（S1）.

[3] 江帆.超聲波法用于發(fā)電機定子繞組局部放電在線

監(jiān)測的研究[D].重慶大學(xué)，2011.

（4）TEV模式測試結(jié)束后進入超聲波模式測試時，應(yīng)先對其背景讀數(shù)進行測試，一開始可將增益調(diào)整到最大，當(dāng)讀數(shù)過大時再將增益適當(dāng)減小，最后對準傳感器和開關(guān)設(shè)備上的空氣通道，便可進行測試。

5.2 測試點選取

在測試過程中，要對各個電力設(shè)備所處的位置進行確定，主要是對母排、斷路器、電纜線接頭處等局部放電情況進行檢測。同時，還要注意將傳感器盡量靠近通風(fēng)百葉和觀察窗等局放信號易泄露的金屬板上，對于前面板，通常選擇中部和下部；對于后面板，通常選擇上部、中部及下部，若有必要也可對側(cè)面板進行測試。

5.3 數(shù)據(jù)判斷

（1）開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值和測試值均低于20dB，表示開關(guān)設(shè)備是正常的。

（2）開關(guān)室內(nèi)（TEV背景值）和測試值都超出30dB時，且在某一開關(guān)柜上沒有出現(xiàn)峰值，需用定位技術(shù)對信號來源進行判斷。如果信號源非外界干擾信號，而是由開關(guān)柜本身發(fā)出，需要對放電點采用定位技術(shù)為其

定位。

（3）當(dāng)開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值低于10dB，而又出現(xiàn)某些開關(guān)柜測試值超出30dB，說明開關(guān)柜一定有局部放電發(fā)生，此時應(yīng)對放電點采用定位技術(shù)為其定位。

（4）如果某一開關(guān)柜的超聲波檢測的數(shù)據(jù)值高于20dB，說明了該開關(guān)柜內(nèi)部有出現(xiàn)了嚴重放電，要盡快對其進行復(fù)測并密切關(guān)注檢測值的變化。

5.4 數(shù)據(jù)分析

測試中發(fā)現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)柜，其測試數(shù)據(jù)主要分布在：5～45dB（TEV范圍）；超聲波數(shù)據(jù)主要集中在6～28dB，詳細情況見圖4和圖5。以下的折線圖表明了測試的開關(guān)柜出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的TEV檢測值位于20～30dB的最多，而大部分開關(guān)柜（TEV值低）的異常是因為超聲波超標造成的，這說明有絕大部分的開關(guān)柜存在表面放電情況。

圖4 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（TEV）

圖5 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（超聲波）

6 結(jié)論探討

實踐證明，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的。比較其他測試技術(shù)有很多優(yōu)點，不僅測試效果好、而且效率高。此項技術(shù)的應(yīng)用，對配網(wǎng)開關(guān)柜的狀態(tài)檢修，提供了可靠、有效技術(shù)參考，是一種既可靠又實用的的開關(guān)柜局部放電檢檢測技術(shù)。

7 10KV配網(wǎng)開關(guān)柜狀態(tài)檢修原則

（1）堅持“安全第一”原則，將設(shè)備可靠性和管理水平的提升作為主要目的。對設(shè)備狀態(tài)加強檢測和分析，用科學(xué)、合理的方法對檢修項目、檢修間隔進行調(diào)整，并制定相應(yīng)健全的管理制度，以保證設(shè)備運行

安全。

（2）建立詳細的10KV開關(guān)柜的整體實施方案，嚴格遵守科學(xué)規(guī)劃、先行試點、分步實施、逐步推進的原則。另外，對設(shè)備狀態(tài)的檢修，要具有長遠目標和構(gòu)思，并具備扎實的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，分布實施、先行試點，將取得成功的經(jīng)驗做為基礎(chǔ)，實施逐步推廣。

（3）規(guī)范、完善設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)管理，加強檢修質(zhì)量的管理力度，全面將設(shè)備管理責(zé)任制落實到位。從制度、技術(shù)、人員上抓起，為設(shè)備狀態(tài)檢修的實施打下良好的基礎(chǔ)，以保證設(shè)備的健康運行。

8 結(jié)語

綜上所述，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的，不僅測試效果良好，而且效率高又高又直觀，因此，將此項技術(shù)作為配網(wǎng)開關(guān)柜設(shè)備的局部放電檢測最為合適，非常值得推廣。

參考文獻

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研究[J].湖北電力，2010，（S1）.

[3] 江帆.超聲波法用于發(fā)電機定子繞組局部放電在線

監(jiān)測的研究[D].重慶大學(xué)，2011.

（4）TEV模式測試結(jié)束后進入超聲波模式測試時，應(yīng)先對其背景讀數(shù)進行測試，一開始可將增益調(diào)整到最大，當(dāng)讀數(shù)過大時再將增益適當(dāng)減小，最后對準傳感器和開關(guān)設(shè)備上的空氣通道，便可進行測試。

5.2 測試點選取

在測試過程中，要對各個電力設(shè)備所處的位置進行確定，主要是對母排、斷路器、電纜線接頭處等局部放電情況進行檢測。同時，還要注意將傳感器盡量靠近通風(fēng)百葉和觀察窗等局放信號易泄露的金屬板上，對于前面板，通常選擇中部和下部；對于后面板，通常選擇上部、中部及下部，若有必要也可對側(cè)面板進行測試。

5.3 數(shù)據(jù)判斷

（1）開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值和測試值均低于20dB，表示開關(guān)設(shè)備是正常的。

（2）開關(guān)室內(nèi)（TEV背景值）和測試值都超出30dB時，且在某一開關(guān)柜上沒有出現(xiàn)峰值，需用定位技術(shù)對信號來源進行判斷。如果信號源非外界干擾信號，而是由開關(guān)柜本身發(fā)出，需要對放電點采用定位技術(shù)為其

定位。

（3）當(dāng)開關(guān)室內(nèi)的TEV背景值低于10dB，而又出現(xiàn)某些開關(guān)柜測試值超出30dB，說明開關(guān)柜一定有局部放電發(fā)生，此時應(yīng)對放電點采用定位技術(shù)為其定位。

（4）如果某一開關(guān)柜的超聲波檢測的數(shù)據(jù)值高于20dB，說明了該開關(guān)柜內(nèi)部有出現(xiàn)了嚴重放電，要盡快對其進行復(fù)測并密切關(guān)注檢測值的變化。

5.4 數(shù)據(jù)分析

測試中發(fā)現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)柜，其測試數(shù)據(jù)主要分布在：5～45dB（TEV范圍）；超聲波數(shù)據(jù)主要集中在6～28dB，詳細情況見圖4和圖5。以下的折線圖表明了測試的開關(guān)柜出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的TEV檢測值位于20～30dB的最多，而大部分開關(guān)柜（TEV值低）的異常是因為超聲波超標造成的，這說明有絕大部分的開關(guān)柜存在表面放電情況。

圖4 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（TEV）

圖5 數(shù)據(jù)區(qū)間折線圖（超聲波）

6 結(jié)論探討

實踐證明，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的。比較其他測試技術(shù)有很多優(yōu)點，不僅測試效果好、而且效率高。此項技術(shù)的應(yīng)用，對配網(wǎng)開關(guān)柜的狀態(tài)檢修，提供了可靠、有效技術(shù)參考，是一種既可靠又實用的的開關(guān)柜局部放電檢檢測技術(shù)。

7 10KV配網(wǎng)開關(guān)柜狀態(tài)檢修原則

（1）堅持“安全第一”原則，將設(shè)備可靠性和管理水平的提升作為主要目的。對設(shè)備狀態(tài)加強檢測和分析，用科學(xué)、合理的方法對檢修項目、檢修間隔進行調(diào)整，并制定相應(yīng)健全的管理制度，以保證設(shè)備運行

安全。

（2）建立詳細的10KV開關(guān)柜的整體實施方案，嚴格遵守科學(xué)規(guī)劃、先行試點、分步實施、逐步推進的原則。另外，對設(shè)備狀態(tài)的檢修，要具有長遠目標和構(gòu)思，并具備扎實的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，分布實施、先行試點，將取得成功的經(jīng)驗做為基礎(chǔ)，實施逐步推廣。

（3）規(guī)范、完善設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)管理，加強檢修質(zhì)量的管理力度，全面將設(shè)備管理責(zé)任制落實到位。從制度、技術(shù)、人員上抓起，為設(shè)備狀態(tài)檢修的實施打下良好的基礎(chǔ)，以保證設(shè)備的健康運行。

8 結(jié)語

綜上所述，超聲波和TEV技術(shù)在高壓開關(guān)柜局放檢測的定位技術(shù)是比較有效的，不僅測試效果良好，而且效率高又高又直觀，因此，將此項技術(shù)作為配網(wǎng)開關(guān)柜設(shè)備的局部放電檢測最為合適，非常值得推廣。

參考文獻

[1] 王偉，馮新巖，曲文韜，徐亮.超聲波法在GIS局

部放電檢測中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2010，（7）.

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研究[J].湖北電力，2010，（S1）.

[3] 江帆.超聲波法用于發(fā)電機定子繞組局部放電在線

監(jiān)測的研究[D].重慶大學(xué)，2011.