開關(guān)柜局部放電綜合檢測方法的研究與應(yīng)用

李振中

摘要：開關(guān)柜在不同的環(huán)境下運行，現(xiàn)場難免會存在各種各樣的干擾源。如果采用相同的檢測手段來檢測局部放電，很難對這些干擾進(jìn)行有效甄別。因此，我們必須結(jié)合不同的檢測方式，對多種信號進(jìn)行對比分析，將現(xiàn)場干擾一一排除，準(zhǔn)確辨識隱患，提高開關(guān)柜的運行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;局部放電;綜合檢測方法;應(yīng)用

引言：通過采用各種手段，通過結(jié)合不同的檢測方式，電氣設(shè)備改變了以往的檢測手段，這點主要體現(xiàn)在局部放電檢測方面。如此一來，可快速發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備存在哪些絕緣缺陷，而且還能將設(shè)備缺陷快速消除，以防造成更大的安全隱患。本文通過論述開關(guān)柜進(jìn)行局部放電時，最常采用到超聲波檢測技術(shù)，強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)的應(yīng)用價值。

1. 局部放電檢測技術(shù)概述

1.1紫外線檢測技術(shù)

外絕緣一旦出現(xiàn)局部放電，由于放電點受到影響，導(dǎo)致附近氣體產(chǎn)生電離，氣體種類取決于放射光波的頻率大小，經(jīng)過電離之后，氮離子可發(fā)射出光譜，并出現(xiàn)在紫外光波段。利用特殊儀器完成紫外信號的接收，對可見光圖像進(jìn)行疊加處理，這樣就能確定出電暈的具體位置。通常，紫外檢測技術(shù)相當(dāng)于一種帶電檢測技術(shù)，它主要起輔助作用，需配合其他檢測技術(shù)一同使用，將局部放電信號找出來，這樣才能對放電部位、程度加以確定。

1.2超聲波檢測技術(shù)

通過利用超聲波傳感器來完成超聲波信號的采集，確定出設(shè)備局部放電位于哪個位置，超聲波信號一般處于20-200kHz的頻率范圍。超聲波信號作為一種機(jī)械振動波，電氣不會對其造成干擾，采用時差法、幅值法可對信號源進(jìn)行定位。

1.3暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)

它的簡稱是TEV。通常，電氣設(shè)備如果正在實施局部放電，電磁波可從玻璃窗、開關(guān)柜縫隙中傳出來。設(shè)備表層金屬同樣可以傳出電磁波，此時地面將出現(xiàn)暫態(tài)電壓脈沖信號。該信號位于開關(guān)柜的金屬表層，可快速從開關(guān)柜門縫、孔洞中傳出來，從金屬殼體外表面流過，傳給大地。應(yīng)用該技術(shù)時，必須將耦合式傳感器裝在開關(guān)柜的開口縫隙位置。同時與金屬外殼緊貼，以便檢測出暫態(tài)地電壓信號。此外，判斷表征布局放電時，需根據(jù)具體的測試讀數(shù)，根據(jù)電磁波的特性，對設(shè)備的放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

1.4特高頻檢測技術(shù)

這種技術(shù)也叫做超高頻檢測技術(shù)，主要利用的是特高頻傳感器，通過檢測電磁波所產(chǎn)生的特高頻分量，對放電點、放電類型進(jìn)行深入研究。帶點檢測現(xiàn)場開關(guān)柜時，往往需運用該項技術(shù)[1]。定位放電源習(xí)慣選擇時差法，或采用幅值法。

1.5現(xiàn)有檢測方法存在的不足

實際現(xiàn)場中有可能存在多個局部放電信號，且存在有大量電暈等電磁干擾信號存在，此時利用特高頻檢測法就無法快速地對開關(guān)柜內(nèi)的局部放電信號進(jìn)行精確定位及局部放電類型的判斷。暫態(tài)地電壓法由于檢測位置通常限制于開關(guān)柜的觀察窗和孔洞縫隙等處，無法做到精確定位，這對于準(zhǔn)確分析故障部位及指導(dǎo)檢修人員進(jìn)行停電檢修具有一定的不足。利用超聲波檢測法一定程度上可以檢測出開關(guān)柜內(nèi)較小范圍的局部放電信號的強(qiáng)弱，但由于超聲波信號作為一種機(jī)械波，受機(jī)械噪聲干擾較大，在較大范圍內(nèi)單獨利用超聲波檢測法尋找局部放電信號源的準(zhǔn)確度較低，因此超聲波檢測法通常需配合其他檢測方法一起進(jìn)行綜合檢測分析。目前高壓開關(guān)柜帶電檢測使用的特高頻檢測法、暫態(tài)地電壓法和超聲波檢測法在一定環(huán)境下都能檢測出開關(guān)柜內(nèi)的局部放電信號，并能進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩ㄎ患胺治?。但?dāng)現(xiàn)場局部放電信號較多、干擾較大時，單獨利用任何一種檢測方法都無法做到準(zhǔn)確、迅速地找到局部放電信號源并判斷出故障類型。

2. 開關(guān)柜局部放電綜合檢測方法應(yīng)用實例

某變電站達(dá)到110kV時，可檢測開關(guān)柜的放電情況，利用便攜式超聲放電檢測儀。檢測過程中，必須將干擾因素排除，重復(fù)測量開關(guān)柜的兩面。通常，開關(guān)柜后面可放置檢測儀，同時檢測開關(guān)柜后柜門，圖1表示的是具體的測量結(jié)果。

由圖1可知，不考慮背景值的影響，測量值最大的是108、109號這兩個開關(guān)柜。與這兩個開關(guān)柜比較近的開關(guān)柜[2]，不管是背景值還是測量值，都出現(xiàn)顯著提高?？梢姡?08、109號開關(guān)柜正處于局部放電中，必須對其進(jìn)行檢測驗證。利用超聲波對局部放電進(jìn)行檢測，具體結(jié)果如圖1所示。TEV局部放電檢測儀可檢測上面的10kV開關(guān)柜，在開關(guān)柜的外殼上放置TEV傳感器，對開關(guān)柜上、中、下幾個部分進(jìn)行檢測，圖2為具體的測試幅值。

由圖2可知，108、109開關(guān)柜的測量幅值要比其他開關(guān)柜更高，離這兩面開關(guān)柜越近，測量幅值將隨之增大，這就能判斷出此時開關(guān)柜正進(jìn)行局部放電。通過測量以上兩個開關(guān)柜，發(fā)現(xiàn)測量值最大的是上部，而108開關(guān)柜要比109開關(guān)柜更高。因此，108、109開關(guān)柜都出現(xiàn)了不同程度的放電現(xiàn)象。之后，關(guān)閉開關(guān)柜的電源，對其進(jìn)行停電檢修，再開啟開關(guān)柜，得到以下放電圖，具體可參照圖3。由圖3可知，母線越靠近穿墻套管的話，二者的間隙越小，一旦設(shè)備長期處于運行狀態(tài)下，將降低其絕緣特性，同時產(chǎn)生局部放電[3]。

結(jié)論：

簡而言之，局部放電是導(dǎo)致絕緣缺陷的主要因素，同時也是開關(guān)柜出現(xiàn)絕緣劣化的重要表征。通過對局部放電信號進(jìn)行帶電檢測，可找出開關(guān)柜存在的絕緣缺陷，防止出現(xiàn)意外停電的情況。及時地消除缺陷，電網(wǎng)才能保持安全、穩(wěn)定的運行。目前，業(yè)界已采用各種方法來檢測高壓開關(guān)柜。某種程度上，有助于檢測開關(guān)柜內(nèi)所發(fā)出的局部放電信號。但是，電磁、噪聲容易對高壓開關(guān)柜造成干擾。若只是采用帶電檢測法，很難判斷局部放電信號的準(zhǔn)確位置。因此，我們必須采用先進(jìn)的帶電檢測技術(shù)，分析高壓開關(guān)柜的帶電情況，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確無誤。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪楨毅，柯明生，童志明.TEV和超聲波技術(shù)在開關(guān)柜局部放電檢測中的應(yīng)用[J].中國電力教育，2018（3）：266-267.

[2]謝細(xì)華，鄢文清.多種方法聯(lián)合診斷開關(guān)柜局部放電缺陷[J].江西電力2017（1）：78-80.

[3]律方成，李海德，王子健，等.基于TEV與超聲波的開關(guān)柜局部放電檢測及定位研究[J].電測與儀表，2019（11）：73-78.