開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的運用

王英莉

摘 ?要：伴隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)完善程度、先進程度的持續(xù)提升，開關(guān)柜在其中發(fā)揮著不可或缺的功能?，F(xiàn)實中，開關(guān)柜內(nèi)部的大量電氣設(shè)備往往會由于熱、光等因素，而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致了電氣設(shè)備故障的產(chǎn)生，進而阻礙了電力設(shè)備的平穩(wěn)、正常運行?；诖?，積極開展開關(guān)柜局部放電檢測工作，對于確保電力系統(tǒng)的高效、持續(xù)運行，進而推動現(xiàn)代電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，具有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;局部;放電帶電;電力系統(tǒng)

一、局部放電現(xiàn)象及其測量原理

1.1局部放電

局部放電是指在電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)中發(fā)生局部放電的現(xiàn)象。雖然局部放電僅是部分絕緣被損壞，但它仍然會對絕緣造成輕微損壞。造成損傷的主要原因有：（1）在放電作用下，介電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低其性能;（2）絕緣介質(zhì)的局部溫度升高，氧化進一步加速，這降低了電氣和機械性能。

1.2局部放電活動程度的測定

高壓開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣放電現(xiàn)象，將會產(chǎn)生一個放電脈沖，這些放電脈沖產(chǎn)生的電磁波，會在高壓開關(guān)柜的金屬外殼上產(chǎn)生一個瞬時對地電壓（TEV）。可以使用專門的儀器測量該信號。通過專門的探測器測量開關(guān)柜外殼上的地電壓信號，從而測量出開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電的幅值。

1.3局部放電定位

在測試期間，如果發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果異常，則需要定位可能發(fā)生局部放電現(xiàn)象的特定位置。由于瞬時地電壓（TEV）信號的大小，受測量位置與信號發(fā)出位置的距離以及設(shè)備的電壓等級有關(guān)系，因此，我們可以通過在高壓開關(guān)柜不同位置進行測量，根據(jù)測試結(jié)果，通過數(shù)據(jù)分析，可以更精準的確定局部放電的位置，從而可以采取進一步的處理措施。

1.4外界干擾

由于在檢測裝置所處的環(huán)境中存在其他裝置，這些裝置也產(chǎn)生電磁波，并且這些外部產(chǎn)生的電磁波也在高壓開關(guān)裝置的金屬殼體上產(chǎn)生地電壓信號。這將對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。通常，我們預(yù)先測量干擾信號在其他金屬產(chǎn)品上生成地電壓信號，然后在高壓開關(guān)設(shè)備的金屬外殼上進行測量。通過數(shù)據(jù)比較，消除了外部信號干擾因素，精確確定設(shè)備內(nèi)部的局部放電活動程度。

二、開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的研究

2.1超聲波法

隨著電荷的遷移和快速釋放，放電周圍的機械應(yīng)力、電場力和粒子力會失去原有的平衡而產(chǎn)生劇烈的震蕩，從而出現(xiàn)一種稱作機械振動的超聲波。通過超聲波傳感器對用電材料逆壓效應(yīng)的作用，可以檢測出這些超聲波也就是開關(guān)柜局部放電的具體位置，也就是利用超聲波傳感器測量出信號之間的時間差，從而判斷出放電處和傳感器之間的距離。超聲波法最大的優(yōu)點是抗干擾能力強，適合于強電場環(huán)境，而且頻帶寬，能檢測電暈、松動以及懸浮放電等現(xiàn)象。

2.2超高頻檢測技術(shù)

隨著局部放電時間的不斷變化，其中所產(chǎn)生的電磁震動會產(chǎn)生電磁波，當這種電磁波在固體和氣體的介質(zhì)中時，局部放電帶來的脈沖會產(chǎn)生非常多的超高頻電磁波。在具體的實際運用中，對局部放電的檢測可以用兩個探頭進行測量，將每個探頭檢測到的信號時間作為分析放電現(xiàn)象的依據(jù)，通過對探頭位置的移動，就可判斷出放電的具體位置。另外，還可通過同時使用多個探頭，把探頭檢測到的信號時間放到方程組中，求出三維坐標，便可得知放電具體位置。這種測量方法靈敏度很高，又具備很強的抗干擾能力，并且可以直接使用開關(guān)柜處的小縫隙進行電磁波信號測量，不用考慮在安全封閉的環(huán)境中進行，所以操作起來比較方便。

2.3現(xiàn)場聯(lián)合檢測技術(shù)

聯(lián)合檢測技術(shù)主要是以地電波檢測為主、超聲波檢測為輔的形式來進行的。利用聯(lián)合檢測模式對10～35kV開關(guān)柜進行局部放電檢測時，首先選用地電波法進行檢測。因地電波法檢測易受現(xiàn)場干擾影響，所以測量前必須做好干擾排除措施，如關(guān)閉開關(guān)室內(nèi)的排風扇、采用不同時間進行測試、利用地電波法的脈沖數(shù)（2s內(nèi)）判定干擾源等。測量開始之前，應(yīng)該要以開關(guān)室內(nèi)空氣及前后金屬門測試平均值為背景信號的參考值。測試過程中應(yīng)選擇局部放電容易發(fā)生的位置，如母排、開關(guān)閘刀等作為測試點，或選擇每一面開關(guān)柜的上、中、下部分以及開關(guān)柜兩個側(cè)面作為測試點。對于通過地電波技術(shù)檢測異常的情況，可以運用超聲波進行進一步檢測確認，使用超聲波技術(shù)前，需要將探頭朝向空氣來獲取背景噪聲值。測試中需要將傳感器對準開關(guān)柜處的縫隙來更好地接收信號。按照開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，地電波的檢測值在20dB以上或者超聲波的檢測值在6dB以上時都應(yīng)引起注意，同時，將這些數(shù)據(jù)和開關(guān)柜的背景值讀數(shù)比對。

2.4暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)

當開關(guān)柜局部出現(xiàn)放電等不良狀況時，放電位置周圍往往會出現(xiàn)電場，并且這種電場無時無刻都不再發(fā)生變化，其會引發(fā)磁場變化，從而感應(yīng)出變化的電場。如此，電場、磁場之間的交叉變化在相互激發(fā)的過程中不斷傳播到外界，從而促使大量電磁波的形成。在電力系統(tǒng)中，一旦電氣設(shè)備的局部發(fā)生放電問題，形成的電磁波就快速經(jīng)由金屬箱體連接縫而傳播，再經(jīng)由開關(guān)柜設(shè)備而向地面?zhèn)鞑?，從而促使電壓脈的形成，這種電壓脈搏就是通常所講的暫態(tài)地電壓。憑借專門的信號檢測設(shè)備———電容耦合傳感器實現(xiàn)對該類信號的精確檢測，從而詳細掌握放電的幅值及頻率。該技術(shù)所具備的顯著優(yōu)點是受到外界信號的干擾程度低，基于此，在開關(guān)柜的帶電放電檢測中，由于受到外界信號干擾的程度非常低，就可以極大地提升檢測的靈敏程度及可靠性。

三、應(yīng)用實例分析

某個變電站10kV開關(guān)柜有噪聲，要采用地電波法與超聲波法進行帶電檢測。兩種檢測方法的結(jié)果表明開關(guān)柜的TEV測量值都和背景數(shù)值基本相同，都在規(guī)定的范圍內(nèi)，而站內(nèi)某開關(guān)柜的超聲波數(shù)值明顯大于其他開關(guān)柜的超聲波數(shù)值，而且在開關(guān)柜的背部測量所得數(shù)值比前部高，根據(jù)這些現(xiàn)象就可以初步判斷是由于開關(guān)柜背部的面板松動造成的發(fā)動機震動而引發(fā)的開關(guān)柜局部放電。當進行局部放電帶電檢測之后，應(yīng)打開開關(guān)柜背部面板，將松動的部位緊固，然后再進行地電波和超聲波的帶電檢測，看所測得的超聲波和TEV測量值是否都恢復(fù)正常。單一的測量技術(shù)很難準確全面地反映局部放電的具體實際，有時還會引起誤判，所以在開關(guān)柜局部放電帶電檢測中要綜合采用多種方法來更加全面準確地掌握局部放電的具體原因、位置，便于維修工作的有效開展。

四、結(jié)語

地電壓局放帶電檢測技術(shù)，能夠在待檢測設(shè)備運行情況下檢測在高壓開關(guān)設(shè)備的外殼上產(chǎn)生的地電壓信號，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部隱患，具有效率高、抗干擾能力強的優(yōu)點，通過提高發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部缺陷的概率，及時消除設(shè)備內(nèi)部的缺陷和隱患，提高電網(wǎng)設(shè)備的運行穩(wěn)定性。

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