開關(guān)柜局部放電綜合診斷技術(shù)的應(yīng)用研究

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摘要：隨著人們對電能依賴的增加，變電站的作用也逐漸的增加，開關(guān)柜經(jīng)過多次的設(shè)計和創(chuàng)新，現(xiàn)階段變電站大多采用金屬封閉式開關(guān)柜，這樣的開關(guān)柜具有體積小、維修便捷的特點(diǎn)，其運(yùn)行的安全性和可靠性影響著變電站的安全性和可靠性，因而開關(guān)柜的局部放電診斷是十分重要的?，F(xiàn)階段而言，大多數(shù)診斷方式都存在著一定的弊端，如準(zhǔn)確性差、定位時間長等。為解決這樣的現(xiàn)狀，有必要對診斷技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)更好的供電。本文分析了現(xiàn)階段的開關(guān)柜局部放電診斷技術(shù)，找出了其中存在的不足，并提出相應(yīng)的改革方案，為更好的說明，本文對具體案例展開了探討。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;局部放電;綜合診斷;應(yīng)用研究

引言

隨著電能的普及，變電站中的設(shè)備開關(guān)柜也在不斷的更新?lián)Q代，新階段應(yīng)用最廣的的就是金屬封閉式開關(guān)柜，它在電網(wǎng)的安全高效運(yùn)行過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但隨著使用時間的增加，開關(guān)柜會發(fā)生一定的受潮、老化以及破損現(xiàn)象，這就給其功能的發(fā)揮帶來了一定的潛在威脅。就目前的開關(guān)柜診斷技術(shù)而言，在斷電的情況下，僅能診斷到一些比較低級的絕緣問題如耐壓性下降，這對電能需求逐漸增加的今天是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。

開關(guān)柜的一大明顯缺陷就是局部放電，對其進(jìn)行診斷時，最好采取帶電診斷的方式，這將可以提前發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)的絕緣缺陷，而且可以減少停電次數(shù)，這對消除缺陷，保證電網(wǎng)的安全高效也是極為有利的。但目前的帶電診斷方式大都存在這樣或那樣的缺陷，因而有必要對新的帶電診斷方式進(jìn)行探討，以實(shí)現(xiàn)更好的局部放電診斷。

1現(xiàn)階段的開關(guān)柜局部放電診斷技術(shù)

1）超高頻診斷法

所謂的超高頻診斷法也稱作特高頻診斷法，它是利用超高頻率的傳感器對開關(guān)柜放出的電磁波進(jìn)行診斷，找出其中的超高頻分量，進(jìn)而獲得相關(guān)放電方式和放電位置（尋找放電源時主要利用時差法和幅值法）。在開關(guān)柜的現(xiàn)場帶電診斷過程中，超高頻診斷法已取得廣泛的應(yīng)用。

2）暫態(tài)地電壓診斷法

開關(guān)柜局部放電時產(chǎn)生的電磁波不僅可以通過玻璃窗傳向外部，還可以在金屬表面和地面之間產(chǎn)生一個頻率極高的暫態(tài)電壓脈沖信號。該信號從開關(guān)柜的金屬殼體內(nèi)部出發(fā)，最終傳播到地面，通過將傳感器設(shè)備與開關(guān)柜外殼的緊密貼緊就可以診斷出相應(yīng)的暫態(tài)電壓信號。通過診斷結(jié)果的大小和衰減特性可以分析出局部放電的程度（與診斷結(jié)果大小成正比）和放電源的位置（衰減程度隨距離的增加而增加）。

3）超聲波診斷法

超聲波也是對波的診斷，因此同樣可以采用幅值法和時差法實(shí)現(xiàn)信號源的定位。它的主要原理是對0-20200千赫茲頻率內(nèi)的超聲波信號進(jìn)行采集，進(jìn)而獲得局部放電的位置和大小。

4）紫外診斷法

當(dāng)開關(guān)柜發(fā)生局部放電現(xiàn)象時會將周圍氣體電離，而空氣中的重要成分氮?dú)怆婋x時射出的光譜會落到紫外線波段，通過成像技術(shù)可以獲得電暈的位置和電暈的強(qiáng)度。在目前的開關(guān)柜局部放電診斷過程中，紫外線診斷法可以作為一種輔助診斷方法，進(jìn)而使其他方法找到的放電源和放電程度更加的準(zhǔn)確。

2現(xiàn)階段的開關(guān)柜局部放電診斷技術(shù)中存在的問題

現(xiàn)階段的大多數(shù)診斷方法都是針對特定情況的，而實(shí)際上，開關(guān)柜局部放電的情況是復(fù)雜的，利用一種診斷方式將很難進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。

1）超高頻診斷法的不足

當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)存在多個局部放電源時，電流產(chǎn)生的電磁波之間將會相互干擾，因而就無法借助超高頻診斷法找出放電源，放電的類型也無法判斷。

2）暫態(tài)地電壓法的不足

該法只能應(yīng)用于開關(guān)柜的特定部位，如開關(guān)柜玻璃窗、開關(guān)柜縫隙等處，這就使得其在定位上有一定的局限性，因而所獲得的放電源位置準(zhǔn)確度也將較低。

3）超聲波診斷法的不足

超聲波與電磁波不同，它是一種機(jī)械波，因而容易受到機(jī)械噪聲的干擾，一旦診斷的區(qū)域較大，干擾就會十分的明顯，最終獲得的放電源的準(zhǔn)確度會很低。

4）紫外線診斷法只是一種輔助診斷方法，在局部放電情況復(fù)雜的情況下，超高頻診斷法、暫態(tài)地電壓法以及超聲波診斷法是很難發(fā)揮其作用的，這就使得紫外線診斷法的輔助檢查效果不明顯，針對這樣的現(xiàn)狀，我們有必要對開關(guān)柜局部放電進(jìn)行綜合診斷。

3開關(guān)柜局部放電的綜合診斷技術(shù)

傳統(tǒng)的單方法的帶電診斷均具有一定的局限性，為實(shí)現(xiàn)取長補(bǔ)短，更準(zhǔn)確的找出放電源，更精確的判斷放電類型，本文提出了一種綜合診斷技術(shù)。

1）利用超高頻診斷法：通過利用超高頻診斷法對開關(guān)柜的小室進(jìn)行診斷，假若診斷到了存在放電源，再利用時差法或者幅值法判斷該放電源信號的位置是在小室的外部還是在小室的內(nèi)部。

2）利用暫態(tài)地電壓法：假如第一步的診斷結(jié)果為放電源信號位于小室內(nèi)，則說明開關(guān)柜存在著局部放電現(xiàn)象，此時利用暫態(tài)地電壓法對開關(guān)柜的所有柜門進(jìn)行詳細(xì)的診斷，通過對每個特定位置的診斷，將獲得局部放電源的個數(shù)和大體位置。

3）超高頻診斷法和超聲波診斷法的綜合利用：在第二步確定了每一個放電源的大體位置后再次借助超高頻診斷法以獲得具體的放電信號位置，并對每種放電源的放電類型進(jìn)行診斷;此外，還要使用超聲波診斷法確定每個放電源的具體位置，這使得放電源的位置和放電類型都得到了判斷。

4），對放電處施加與工作時相同的電壓利用紫外線診斷法尋找放電的精確位置以及放電的強(qiáng)度。

利用四種方法進(jìn)行綜合診斷可以排除放電源之間的干擾，尋找到每一個放電源的位置并判斷出其放電類型，這對開關(guān)柜的檢修是有十分重要的意義的，這也為變電站的安全高效供電提供了保障。

4具體案例探討

為證明綜合診斷方法比單一的帶電診斷方法更具有診斷優(yōu)勢，本文以某變電站的具體開關(guān)柜（金屬封閉式開關(guān)柜，30KV，小室內(nèi)具有異味）為例進(jìn)行各多種方式的診斷。

1）超高頻診斷法

利用超高頻診斷法診斷后發(fā)現(xiàn)每一面開關(guān)柜都存在著放電信號，對每個放電信號位置借助幅值法進(jìn)行診斷后發(fā)現(xiàn)信號差異并不明顯，因而無法獲得具體的信號源位置。

2）暫態(tài)地電壓法

借助暫態(tài)地電壓法對每一個柜門的各個方位進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)在1號開關(guān)柜兩側(cè)噪聲差值最大達(dá)34分貝，而其他的開關(guān)柜最大值為31分貝，因而判斷放電點(diǎn)在1號開關(guān)柜附近，但不能確定是在1號開關(guān)柜附近或僅有這一個放電源。

3）超聲波診斷法

借助超聲波診斷法診斷后發(fā)現(xiàn)在1號柜位置的超聲波幅值最大，為確定放電源位于1號柜位置，經(jīng)過多次診斷后發(fā)現(xiàn)，1號柜出發(fā)出的超聲波和干擾機(jī)械波的頻率相差較小，因而只能初步判定放電源位于1號柜位置。

4）綜合診斷法

根據(jù)第一步診斷判斷小室內(nèi)部存在放電源，根據(jù)第二部判斷1號柜存在異常，可能有局部放電現(xiàn)象，根據(jù)第三步診斷斷定放電源位于1號柜正中間，放電類型為不對稱的懸浮放電，根據(jù)第四步斷定該局部放電是由母線相互影響引起的。對比可得綜合診斷法更加準(zhǔn)確可靠。

5）綜合診斷法優(yōu)勢

一是診斷準(zhǔn)確度高，綜合診斷法可以準(zhǔn)確判斷放電源的位置以及放電類型;二是診斷時效性好，利用多種方法可以在更短的時間內(nèi)找出放電源及識別放電類型;三是抗干擾性好，綜合診斷法可以排除機(jī)械波和多個放電源的干擾，使得判斷更加準(zhǔn)確。

5結(jié)束語

人們對電能依賴的增加使得變電站的安全高效運(yùn)行變得極為重要，因而有必要對變電站的重要設(shè)備——開關(guān)柜進(jìn)行合理的診斷。傳統(tǒng)的帶電診斷法均存在一定的不足，為解決這些不足本文探尋了一種綜合的診斷方法，這使得局部放電源的定位更加準(zhǔn)確，對放電類型的判斷更加精確，希望對開關(guān)柜的局部放電診斷有一定的幫助。

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