基于TEV 超聲波法的10kV 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法

（鎮(zhèn)江市丹高電器有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212134）

高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備,其安全可靠運(yùn)行保障了電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性。局部放電是造成高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣故障的主要原因,也是絕緣劣化的重要征兆。因此快速準(zhǔn)確檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)局部放電對(duì)于及時(shí)排除設(shè)備缺陷、提高供電可靠性具有重要意義。我國(guó)目前掌握的數(shù)據(jù)中，八成的10kV 開(kāi)關(guān)柜的使用壽命不夠長(zhǎng)是因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象影響其內(nèi)部材料，導(dǎo)致在使用過(guò)程中過(guò)度對(duì)內(nèi)部材料造成傷害，所以導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜的利用率不高，不能能物盡其用，使用壽命也會(huì)縮短甚至十幾年以上，希望可以通過(guò)實(shí)例增強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的使用情況。

一、10kV 開(kāi)關(guān)柜局部放電的基本原理

根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況分析，10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜的工作環(huán)境一般會(huì)要求其工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)，在這種前提下，一般機(jī)器設(shè)備的使用壽命都不會(huì)太長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)柜也是如此，其內(nèi)部的各種材料、線路組成、零件組裝復(fù)雜，肯定會(huì)存在隱藏的漏洞，繼而造成局部放電現(xiàn)象。簡(jiǎn)而言之，局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度與絕緣體的相關(guān)性能有差異。在局部放電現(xiàn)象的影響下，高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣能力會(huì)大大下降，其使用壽命甚至?xí)阮A(yù)期縮短十幾年。綜合其產(chǎn)生原因我們總結(jié)了一些局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生條件。

（一）絕緣體表面或者內(nèi)部存在縫隙導(dǎo)致產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象

擁有一定物理知識(shí)的人一定都知道，如果在絕緣體的表面或者內(nèi)部存在一定空間的話，就會(huì)造成電場(chǎng)強(qiáng)度有差異。那么如果絕緣介質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度分布與絕緣的物理性能不匹配，那么局部放電現(xiàn)象就產(chǎn)生了。

（二）電場(chǎng)強(qiáng)度密集導(dǎo)致產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象

電場(chǎng)強(qiáng)度密集又分為兩種情況，一種是絕緣體內(nèi)部含有導(dǎo)電物質(zhì)。很多人對(duì)絕緣體有一定的誤解，認(rèn)為絕緣體就是絕對(duì)不含導(dǎo)電物質(zhì)。但實(shí)際上絕緣體只是不容易導(dǎo)電，所以在其內(nèi)部還是有一定的導(dǎo)電物質(zhì)，并且由于其存在環(huán)境的特殊，它們周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度一般都很大。另一種情況是開(kāi)關(guān)柜高壓電端口電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)度相對(duì)密集，與空氣接觸處會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。

二、TEV 超聲波檢測(cè)法的工作原理

由于開(kāi)關(guān)柜的工作是在封閉情況下進(jìn)行的，所以我們對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行模擬。在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境下，我們?nèi)藶橐?guī)定其中的某一處的電平為該點(diǎn)的功率(或電壓)基準(zhǔn)值，即:401g(P/Po)=801g(U/Uo)，如果p=p。當(dāng)相同的功率(電壓)值時(shí)，當(dāng)基準(zhǔn)和功率進(jìn)行變化時(shí)，電平也會(huì)進(jìn)行變化，并且有唯一對(duì)應(yīng)的值，所以根據(jù)其中的規(guī)律利用TEV 局部放電現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)。

三、10kV 開(kāi)關(guān)柜局部放電的過(guò)程分析

相信通過(guò)前文對(duì)局部放電現(xiàn)象的原理及細(xì)節(jié)的描述，大家對(duì)局部放電已經(jīng)有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)和規(guī)劃。其實(shí)開(kāi)關(guān)柜的局部放電產(chǎn)生原因很簡(jiǎn)單，就是由于電場(chǎng)強(qiáng)度密集或者存在電荷而引起的。除了局部放電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜的使用受到影響，在產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象的這個(gè)過(guò)程中，還會(huì)引起一些并發(fā)現(xiàn)象。比如交變電場(chǎng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生，擁有一定物理知識(shí)的人一定知道:電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。在局部放電現(xiàn)象的影響下，其周?chē)h(huán)境會(huì)成為產(chǎn)生電場(chǎng)的最好條件，這種電場(chǎng)是交流電場(chǎng)，而交流電場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)。在局部放電現(xiàn)象、交流電常以及交流磁場(chǎng)的三種條件作用下，開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行過(guò)程會(huì)承受著巨大的壓力，導(dǎo)致使用壽命縮短。

四、10kV 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法

（一）TEV 法

根據(jù)前文敘述局部放電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致交流磁場(chǎng)產(chǎn)生，從而導(dǎo)致電磁波的產(chǎn)生，電磁波最終會(huì)傳達(dá)到開(kāi)關(guān)柜的表面，但是由于在傳輸過(guò)程中有一定外界因素影響，以及開(kāi)關(guān)柜的表面本身會(huì)有的抵抗這種磁場(chǎng)干擾的力量，在兩者互相抗衡的情況下，則形成了一種新的平衡電壓，目前我國(guó)大多數(shù)的開(kāi)關(guān)柜局部檢測(cè)都是這種原理。

這種檢測(cè)方法的原理簡(jiǎn)單、操作容易、生產(chǎn)成本低，但是利用該種方法進(jìn)行檢測(cè)局限大，容易受到磁場(chǎng)或者電場(chǎng)的干擾，當(dāng)外界有大量的電磁干擾時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的表面出現(xiàn)過(guò)多的電壓抗衡與磁場(chǎng)干擾，所以?xún)H靠這一種方式來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜局部放電是不科學(xué)不合理的。

根據(jù)這種檢測(cè)方法我們提出了一定的改進(jìn)措施，就是保證工作環(huán)境相對(duì)安全穩(wěn)定、改變其工作環(huán)境。

（二）超聲波法

由于超聲波作用的范圍有限，所以說(shuō)其使用情況要求也比較高，涉及內(nèi)容也偏向于微觀，具體過(guò)程就是在分子的撞擊過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生聲波，當(dāng)這種信號(hào)傳到開(kāi)關(guān)柜的表面時(shí)，傳感器會(huì)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，最終應(yīng)用于系統(tǒng)中用于檢測(cè)局部放電。

這種檢測(cè)方法的應(yīng)用范圍窄，但是由于其涉及微觀世界分子結(jié)構(gòu)，所以說(shuō)靈敏度相較于前一個(gè)方法會(huì)更高一些，并且不會(huì)收電場(chǎng)等外界因素的干擾，但是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的微觀粒子撞擊可能會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，并且超聲波會(huì)在傳播過(guò)程中逐步減弱，這點(diǎn)也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。

對(duì)于超聲波檢測(cè)法，我們要保持開(kāi)關(guān)柜內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于超聲波的傳播強(qiáng)度如何不削弱有待進(jìn)一步研究。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著對(duì)于10kV 開(kāi)關(guān)柜的認(rèn)識(shí)程度不斷加深，有關(guān)檢測(cè)方法的本質(zhì)、檢測(cè)的過(guò)程以及檢測(cè)方法的漏洞也逐漸清晰，通過(guò)其中工作原理，工作環(huán)境以及影響因素等，最后形成一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，希望經(jīng)過(guò)本篇文章的詳細(xì)分析，人們基于TEV 超聲波法的10kV 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法的認(rèn)識(shí)更加深刻，并且可以對(duì)這方面的研究更加深層次化。