高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)探討

蔡智超

摘 要：局部放電問題在各類電力系統(tǒng)中較為常見，尤其是高壓用電系統(tǒng)，其會造成一定的破壞作用，也會增加電能損耗?；诖?，文章以局部放電現(xiàn)象以及其危害作為出發(fā)點，分析常見高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)以及應(yīng)用，重點介紹PDL1定位法和TEV檢測法，并在文章最后給出實例檢測內(nèi)容，進(jìn)一步明確相關(guān)理論。希望通過分析明晰局部放電檢測技術(shù)，為后續(xù)工作提供必要的參考。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；局部放電；PDL1定位法；TEV檢測法

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0143-02

Abstract： Partial discharge is a common problem in various power systems， especially in high-voltage power systems， which will cause some damage and increase the power loss. Based on this， the article takes partial discharge phenomenon and its harm as the starting point， analyzes the common high voltage switchgear partial discharge detection technology and its application， emphatically introduces the PDL1 localization method and the TEV detection method. At the end of the article， an example is given to further clarify the relevant theory. It is hoped that， by analyzing and clarifying the PD detection technology， it will provide the necessary reference for the follow-up work.

Keywords： high voltage switchgear； partial discharge； PDL1 localization method； TEV detection method

高壓開關(guān)柜一般用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗等工作，可以起到通斷、控制或保護等作用，電壓等級在3.6kV-550kV之間，可以分為高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓隔離開關(guān)與接地等幾大類。在實際工作中，高壓開關(guān)柜往往存在局部放電問題，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程，整個系統(tǒng)的電能消耗也會因此增加。分析局部放電現(xiàn)象、危害以及檢測技術(shù)十分必要。

1 局部放電現(xiàn)象以及其危害

1.1 局部放電現(xiàn)象

局部放電現(xiàn)象是指在足夠強的電場作用下，電力設(shè)備絕緣介質(zhì)局部范圍內(nèi)出現(xiàn)的放電現(xiàn)象。該現(xiàn)象會導(dǎo)致導(dǎo)體間的絕緣局部短接，造成各種破壞。根據(jù)目前的研究結(jié)果，局部放電可能在液體絕緣氣泡、固體絕緣空穴、導(dǎo)體或半導(dǎo)體的邊緣處發(fā)生，大多集中于氣隙部位。

1.2 局部放電現(xiàn)象的危害

局部放電的危害主要包括兩個方面，一是造成系統(tǒng)設(shè)備絕緣性下降、加快老化速度，二是造成電能的浪費。由于高壓開關(guān)柜電壓較高，超過空氣等介質(zhì)的擊穿場強，會對系統(tǒng)中各類構(gòu)件的絕緣外皮造成不利影響，在強大電壓作用下，電流的破壞力十分突出，絕緣皮的老化速度會在局部放電的影響下加快，二者呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)。電能的浪費方面，頻繁的局部放電會造成系統(tǒng)電能損耗的加劇，研究人員曾對廣州某地11座大型商民兩用建筑進(jìn)行過調(diào)查，結(jié)果表明嚴(yán)重的局部放電會導(dǎo)致電能損耗增加8%-15%。因此，在電力系統(tǒng)的工作中應(yīng)重視局部放電問題，由于局部放電帶有隱蔽性，分析其檢測技術(shù)十分重要。

2 常見高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 TEV檢測法及其應(yīng)用

包括高壓開關(guān)柜在內(nèi)，大部分高壓電氣設(shè)備在出現(xiàn)局部放電時，都會產(chǎn)生電磁波，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，電磁波以此為原點向各個方向傳播，由于放電現(xiàn)象在內(nèi)部發(fā)生，電量聚集在地屏蔽的內(nèi)表面，該信號的檢測難度較大，連續(xù)的屏蔽層則可能導(dǎo)致外部檢測無法進(jìn)行。在各地的研究中，人員發(fā)現(xiàn)如果屏蔽層處于墊圈連接處、絕緣部位、電纜絕緣終端等部位，或者存在損壞，其連續(xù)屏蔽效果將受到影響而顯著降低。在高電壓作用下，局部放電的電流大、電磁信號頻率高，能夠突破較弱絕緣層的作用，擴散到設(shè)備的外圍，這使信號檢測成為可能[1]。TEV檢測法是通過收集這種電磁波進(jìn)行檢測的方法，當(dāng)局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)后，氣體絕緣開關(guān)的襯墊、金屬箱體的接縫處都可以成為傳播介質(zhì)，暫態(tài)電壓在此情況下出現(xiàn)，并向地表擴散，該電壓也被成為暫態(tài)對地電壓，簡稱為TEV。TEV檢測法容易受到電磁干擾，因此適用范圍受限，其基本原理如圖1所示。

2.2 PDL1定位法以及其應(yīng)用

局部放電問題近年來引起國內(nèi)外的廣泛重視，現(xiàn)有的研究表明，局部放電的激烈程度、放電部位和偵測難度存在一定關(guān)聯(lián)，一般來說局部放電的頻率越高、位置越靠外，信號越明顯，這是PDL1定位法應(yīng)用的基本原則之一。應(yīng)用PDL1定位法，使用相對讀數(shù)（dB）來描述局部放電活動程度，可以強化對TEV信號的捕捉能力，當(dāng)高壓開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，應(yīng)用PDL1定位法可以對相關(guān)情況進(jìn)行定量測試，根據(jù)檢測強度的不同對發(fā)生放電問題的原點進(jìn)行定位。研究表明，兩根電容耦合探測器的時間差可以用于局部放電源檢測，因此PDL1定位法一般應(yīng)用兩根電容耦合探測器進(jìn)行作業(yè)，高頻脈沖先后得到捕捉后，局部放電的位置基本能夠得到確定[2]。PDL1定位法的工作原理如圖2所示。endprint

2.3 其他檢測方法

局部放電現(xiàn)象的檢測方法還包括熱成像法、聲波檢測法等，聲波檢測法是利用聲波在介質(zhì)中傳播速度的差異判斷局部放電問題的方法，熱成像法是利用局部放電產(chǎn)生的異常熱量進(jìn)行檢測的方法，這兩種方法受限于技術(shù)水平和實際條件，應(yīng)用的范圍依然不夠廣。如熱成像法，在設(shè)備的總體工作中，局部放電雖然會導(dǎo)致系統(tǒng)的熱量小幅上升，但需要高精度的設(shè)備才能捕捉這種溫度變化，因此檢測存在難度，而聲波檢測法對設(shè)備的要求很高，也容易受到周邊環(huán)境的影響，降低檢測的精度。

2.4 實例分析

本文以臨汾市電力公司為例，對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)進(jìn)行實例分析，分別對110千伏以及220千伏的變電站進(jìn)行局部放電檢測。主要的檢測流程如下，第一，確定檢測部位。在試驗過程中優(yōu)先選擇容易放電的部位進(jìn)行檢測，例如高壓開關(guān)柜的母排連接處、支撐的絕緣件、套管、開關(guān)以及側(cè)面板等部位。如果檢測設(shè)備的條件較好，則可以對開關(guān)柜中的母線架橋部位進(jìn)行放電檢測。第二，確定檢測方法，在本次放電檢測過程中利用的方法為比較法、分析法以及盤判據(jù)法等。第三，對最終的放電檢測結(jié)果進(jìn)行分析。在110千伏的變電站中，開關(guān)柜的電壓為10千伏，根據(jù)實驗結(jié)果能夠看出，開關(guān)柜的前部以及中部為23dB，外部為20dB以下，以此可以看出該開關(guān)柜并沒有出現(xiàn)放電現(xiàn)象。而對另一個高壓開關(guān)柜進(jìn)行檢查的過程中，由于該開關(guān)柜受外界環(huán)境的影響較大，同時并不是封閉式的開關(guān)柜，所以最終的放電測量結(jié)果會超出正常值一定范圍。根據(jù)測量結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，該變電站存在輕微放電的現(xiàn)象，在今后對其進(jìn)行管理的過程中，要對該高壓開關(guān)柜進(jìn)行重點關(guān)注，一旦放電值超出安全范圍，要對其進(jìn)行有效處理，保證高壓開關(guān)柜的運行安全[3]。

在對變電站電壓為220千伏、高壓開關(guān)柜為35千伏進(jìn)行放電測量的過程中，結(jié)果顯示后部為23dB，外部為20dB，根據(jù)結(jié)果可以看出，該高壓變電柜沒有出現(xiàn)放電現(xiàn)象。在對變電站中的高壓開關(guān)柜進(jìn)行放電測量的過程中，首先要確定放電測量的部位，其次對放電測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的保護方案。如果最終的放電分析結(jié)果為不放電，則不需要對其進(jìn)行重點管理，如果放電測量結(jié)果為輕微放電，則需要加強對該高壓開關(guān)柜的管理質(zhì)量。如果放電測量的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了安全放電范圍，則需要馬上對其進(jìn)行維修管理。對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測，能夠降低開關(guān)柜在運行中發(fā)生安全事故的概率，同時提高放電維修的維修質(zhì)量，最終達(dá)到減少電能損失的目的。由此可以看出，進(jìn)行高壓開關(guān)柜局部放電測試對變電站正常運行的重要性。

3 結(jié)束語

通過分析高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)以及應(yīng)用，了解了相關(guān)基本內(nèi)容?？傮w來看，局部放電會對電力系統(tǒng)部件造成一定破壞，也會導(dǎo)致電能無端消耗，常見的檢測方法包括PDL1定位法、TEV檢測法等，這兩種方式各有應(yīng)用優(yōu)勢和不足，在工作中可以針對實際情況進(jìn)行檢測。通過實例分析進(jìn)一步了解了局部放電檢測技術(shù)。后續(xù)工作中，應(yīng)用相關(guān)理論有助于提升高壓開關(guān)柜局部放電檢測水平，完善實際工作。

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