開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究

陳炎冰

摘要：開關(guān)柜可以直接為用戶提供電能，其運(yùn)行的安全性與可靠性，直接影響著供電質(zhì)量，近年來，由于開關(guān)柜故障引起的安全問題屢見不鮮，這些絕緣缺陷從發(fā)展到發(fā)生，會(huì)經(jīng)歷一個(gè)漫長的過程，因此，加強(qiáng)開關(guān)柜的局部放電檢測尤為重要。本文就開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；局部放電檢測技術(shù)；應(yīng)用

高壓開關(guān)柜是實(shí)行供電的基本設(shè)備之一，它的運(yùn)行是否穩(wěn)定關(guān)系著供電的穩(wěn)定性，如果開關(guān)柜產(chǎn)生故障可以引發(fā)事故，可能會(huì)造成很大的損失，一般情況下，在發(fā)生故障之前，開關(guān)柜的局部先發(fā)生放電的現(xiàn)象，根據(jù)放電的狀態(tài)可以確定絕緣部位是否發(fā)生損傷，對開關(guān)柜實(shí)行檢測是很有必要的。由于開關(guān)柜的內(nèi)部系統(tǒng)中還可能存在絕緣的問題，這樣極易引發(fā)線路的接觸不良，而且直接影響到供電網(wǎng)絡(luò)的安全性。結(jié)合局部放電檢測技術(shù)可以提高相關(guān)設(shè)備的管理水平，可以保障開關(guān)柜順利投入到正常的運(yùn)行中。

一、局部放電檢測技術(shù)的基本原理

（一）地電波原理

開關(guān)柜發(fā)生放電現(xiàn)象的時(shí)候，產(chǎn)生的電量會(huì)先聚集到一起，然后和金屬部分進(jìn)行嚴(yán)密的連接。緊接著電流脈沖向各個(gè)方向流通，在導(dǎo)體的表面形成快速的傳播。如果是內(nèi)部放電，電量會(huì)發(fā)生在接地的內(nèi)表面之上，當(dāng)屏蔽層的電量產(chǎn)生連續(xù)流通時(shí)，很難檢測到放電的信號(hào)，當(dāng)絕緣端出現(xiàn)破損的時(shí)候，產(chǎn)生的電磁波就能夠傳達(dá)到開關(guān)柜的外面，然后形成暫態(tài)電壓，形成的電壓脈沖會(huì)傳遞到地下去。

在高壓電氣設(shè)備當(dāng)中，如果絕緣部分發(fā)生放電現(xiàn)象，導(dǎo)電系統(tǒng)和接地部分會(huì)形成少量的電容放電，這種電量是很小的，放電產(chǎn)生的時(shí)間也更短，對于這種類型的放電脈沖，被檢測的設(shè)備不可以被認(rèn)為是一個(gè)整體，只能將它當(dāng)作是一條傳輸電的電線，這樣可以更容易檢測分布電容，感知上面的電感。局部一旦產(chǎn)生放電現(xiàn)象，放電產(chǎn)生的電流和電磁波會(huì)產(chǎn)生聯(lián)系，利用電容性探測器可以完好地檢測到放電脈沖。

（二）超聲波原理

超聲波已經(jīng)超出了人類聽力的極限，應(yīng)用超外差技術(shù)就可以將超聲波轉(zhuǎn)換成人類可以聽到的聲音。當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生局部放電時(shí)，電擊穿立即增大，嚴(yán)重的情況下產(chǎn)生顆粒運(yùn)動(dòng)頻繁，運(yùn)動(dòng)的顆粒不斷地撞擊外殼，然后產(chǎn)生出機(jī)械波，放電現(xiàn)象會(huì)通過氣體產(chǎn)生壓力，然后隨著壓力波產(chǎn)生了相應(yīng)的超聲波，外面安裝的傳感器可以很快接收到超聲波的信號(hào)，如此才可以檢查到故障。

（三）超高頻原理

這種方法是利用變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的放電現(xiàn)象進(jìn)行檢測的，里面產(chǎn)生超高頻的電磁波，對局部的放電現(xiàn)象可以進(jìn)行檢測，而且具有抗干擾的能力，當(dāng)局部產(chǎn)生放電的時(shí)候，產(chǎn)生的負(fù)荷會(huì)相互綜合，隨著電流脈沖產(chǎn)生電磁波，超高頻可以利用電容傳感器進(jìn)行接收，這種方法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測放電現(xiàn)象。

二、局部放電檢測技術(shù)分析

（一）局部放電的含義

局部放電就是某一部件的絕緣部位產(chǎn)生了放電的現(xiàn)象。就高壓開關(guān)柜而言，它的內(nèi)部絕緣性能不好，很容易產(chǎn)生放電的現(xiàn)象，這部分絕緣構(gòu)件很容易發(fā)生損壞。如果內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞，會(huì)引發(fā)很大的故障，例如長時(shí)間放電導(dǎo)致主絕緣件發(fā)生嚴(yán)重的擊穿現(xiàn)象，而且放電也有兩種形式，一種是絕緣件的表面放電，另一種是絕緣件的內(nèi)部產(chǎn)生放電。

一旦產(chǎn)生表面放電，容易引發(fā)光和熱的現(xiàn)象，而內(nèi)部產(chǎn)生放電現(xiàn)象，容易引發(fā)電磁波，產(chǎn)生化學(xué)氣體，相關(guān)的檢修人員通過詳細(xì)的檢測就可以檢測到故障點(diǎn)，也能夠幫助開關(guān)柜正常的運(yùn)行。

（二）技術(shù)的分析

在放電檢測過程當(dāng)中，相關(guān)的檢測技術(shù)有很多，檢測人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況找到適合的檢修方法，這樣技術(shù)的應(yīng)用才有意義，而變電設(shè)備自然可以進(jìn)入正常和高效的運(yùn)行當(dāng)中。

1.TEV技術(shù)

TEV技術(shù)可以對暫態(tài)地電壓進(jìn)行檢測。在實(shí)際檢測到的時(shí)候，主要應(yīng)用到無線電頻，絕緣層產(chǎn)生放電時(shí)，電磁波自然會(huì)出現(xiàn)，其頻率能夠達(dá)到高頻段，具體的幅值為0.1MV，這個(gè)時(shí)候，局部放電產(chǎn)生的電量會(huì)轉(zhuǎn)移到接地的屏蔽中。在連續(xù)的屏蔽層當(dāng)中，在絕緣層的外部就檢查不到放電的電量，放電的信號(hào)也無法檢查到。但是，有的時(shí)候，放電的信號(hào)會(huì)從金屬外殼的縫隙中鉆出來，如果這里鉆不出來，那么也有可能從密封的墊圈中鉆出來，或者是其他的部位也可以。放電信號(hào)會(huì)帶著電磁波出現(xiàn)，電磁波發(fā)展到開關(guān)柜的外面的時(shí)候，金屬外殼就形成了暫態(tài)地電壓，因此，在檢查的時(shí)候必須仔細(xì)。

如果是對地的部分產(chǎn)生放電現(xiàn)象，接地的金屬外殼自然會(huì)產(chǎn)生電容性電量，放電的時(shí)間雖然短暫，但是還具有電感和電容的特性。利用金屬板之間的縫隙作為銜接，之后從金屬外殼將電量導(dǎo)出，應(yīng)用電容耦合式的傳感器可以監(jiān)測電量。局部的放電會(huì)形成TEV的信號(hào)，放電位置的距離遠(yuǎn)近取決于這一信號(hào)，這一信號(hào)甚至影響著放電產(chǎn)生的大小，應(yīng)該使用更加專業(yè)的探測儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，利用時(shí)間差就可以對局部的放電位置進(jìn)行定位。

2.UHF定位技術(shù)

這種技術(shù)使用的是一個(gè)UHF的傳感器，將傳感器放到金屬的外殼之上，如果傳感器不能夠很快的檢測到放電的信號(hào)，可能因?yàn)閷?dǎo)體中的電流密度已經(jīng)發(fā)生了改變，電場和磁場的強(qiáng)度因?yàn)殡姶挪芰康南亩鴾p弱。一般情況下，電磁波的強(qiáng)度和能量成反比，產(chǎn)生的頻率越大，電能的消耗會(huì)越快，此時(shí)的信號(hào)頻率范圍大約在三百到一千五百兆赫茲之間。由此可以推斷，電磁在開關(guān)柜中的投入信號(hào)是極其微弱的，而開關(guān)柜的殼子厚度在兩毫米之上，電磁信號(hào)很難穿透柜子發(fā)射出來，只能夠通過觀察窗進(jìn)行觀測。

三、結(jié)論

局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用可以有效的找到放電的具體位置，盡早的解決隱患就可排除故障，保障電網(wǎng)可以更加安全地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾雄杰，江健武，侯俊. TEV和UHF在10kV開關(guān)柜帶電檢測中的應(yīng)用[J]. 高壓電器. 2012（01）

[2]王俊波，章濤，李國偉. 在線檢測10kV開關(guān)柜局部放電方法研究[J]. 絕緣材料. 2011（06）

[3]任明，彭華東，陳曉清，董明. 采用暫態(tài)對地電壓法綜合檢測開關(guān)柜局部放電[J]. 高電壓技術(shù). 2010（10）

[4]金曉明，邵敏艷. 基于HFSS的12 kV開關(guān)柜在線監(jiān)測系統(tǒng)電磁兼容性能研究[J]. 高壓電器. 2010（09）

[5]陳剛. 聲電波檢測儀在10kV開關(guān)柜局放檢測中的應(yīng)用[J]. 電工技術(shù). 2010（07）