高壓開關的局部放電試驗研究

郭海　董景川　林莘

摘 要：隨著社會經濟的發展人們生活水平的提高，人們對電的需求量也越來越高，高壓開關是用來給城市供電的電力設備，在供電過程中，高壓開關起到了非常重要的作用。安全是電力行業發展的基礎，高壓開關柜設備是否穩定直接影響電力行業的發展。本文介紹了高壓開關柜和局部放電的概念，總結了造成局部放電的原因，并對高壓開關的局部放電進行了實驗研究和分析。

關鍵詞：高壓開關 局部放電 實驗 研究

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0121-01

高壓開關柜是指在電力輸送過程中起到發電、輸電、配電、電能的相互轉換和消耗中起通斷、控制電量或保護等作用。局部放電是指在電力輸送過程中，由于電場強度各不相同，達到某一點時電場強度達到最強就會出現局部放電現象，可能發生在導體的周圍也可能發生在不同的地方。

1 局部放電的概述

根據相關資料顯示，引發高壓開關柜故障的原因中絕緣故障和載流故障就占了整個故障原因的70%，而絕緣故障和載流故障與放電有著非常緊密的聯系，一般在電場強度較高、電氣強度較低的情況下就會產生局部放電，出現局部放電現象，就意味著電力設備的安全開始存在隱患了，局部的放電現象會影響電力設施的絕緣效果。

2 局部放電的種類和特點

2.1 電暈放電現象

電暈放電現象會出現在像高壓變壓器、高壓線路等被氣體圍繞的高壓電力設備上。因為這些電力設備都安裝在戶外，這樣很容易出現電暈放電現象（如圖1），電暈放電有其自己的特征，它的放電形式是極不正常的。電極的形狀、空氣密度、適度和空氣的流動速度這些外界因素很容易對電壓產生影響。

2.2 沿面放電現象

沿面放電現象普遍出現在絕緣介質的表面。介質內部的電壓強度低于介質表面的電壓強度就會出現沿面放電現象，這種局部放電現象是一種很特殊的、極不穩定的放電現象，像電纜線的表面、發電機組的表面和套管的絕緣部分很容易出現沿面放電現象，電壓的波動形狀、電場的分布情況、空氣的質量，介質的狀態對沿面放電都有一定的影響。

2.3 內部放電現象

內部發電主要出現在固體絕緣介質的內部。在對固體絕緣介質進行加工生產時，由于材料和技術的原因，固體絕緣介質內部摻入空氣等雜質，就會造成固體絕緣介質的內部出現漏洞[1]，加大局部放電的可能性，介質本身的材料質量、氣體縫隙的大小和排布都會對內部發電的電壓造成影響。

2.4 懸浮電位放電現象

在電力運輸過程中，某個高壓設備的零件有缺陷問題，導致高壓設備接觸不良而斷開，零件在高壓與低壓中間就會產生懸浮電位放電現象。因為該零件處于懸浮狀態，所以被稱為懸浮電位放電現象。在出現懸浮電位放電現象時，周圍的電場強度會相對比較密集，而且懸浮電位放電現象還會擾亂周圍的絕緣介質。電力設備中的金屬零件很容易發生懸浮電位放電現象。

3 高壓開關的局部放電實驗方法

3.1 地電波實驗

出現局部放電現象之后，損壞的絕緣介質會產生電波，電波通過高壓開關傳出電波，當電波通過高壓開關時，高壓開關的金屬外殼會抵消大部分的電波，雖然高壓開關抵消了部分電波但是還會有小部分電波通過傳到地下[2]。我們可以將檢測探頭放在正在工作中的高壓開關的金屬外殼表面來進行檢測，如果有較強的放電現象，就要對放電點進行定位檢修。

3.2 超聲波實驗

用超聲波來檢測局部放電的過程和規律，局部放電現象屬于瞬間爆發電能的現象，局部放電是瞬間完成的，在瞬間釋放出的電能轉化成熱能向外傳播，傳播范圍內的溫度高于正常的環境溫度。能量在冷卻后開始慢慢收縮，然后產生電波波動，這時產生的電波強度和波動頻率都相對比較低。由于局部放電的部分比較小，用超聲波就可以檢測出局部放電的位置。要定期對高壓開關進行檢測，如果沒有發現明顯的放電現象，就可以每3個月測試一次。當檢測到放電現象就要進行跟蹤測試，檢測出有較強的放電現象時，就要確定放電的位置，對設備進行檢測，觀察分析它的放電趨勢。

3.3 超高頻實驗法

局部放電產生的電磁波會在氣體介質中來回波動，隨著時間的變化，局部放電會產生復雜的電磁波超高頻率。在實際應用中，可以利用探頭來對局部放電進行檢測，以時間為依據，根據探頭不斷的變化位置，就可以把電波的大致方向判斷出來，最終找到放電的源頭。這種試驗方法的相較于其他幾個試驗方法，它的靈活度比較高，有很強的抗干擾能力，在密封的條件下也可以進行檢測。

3.4 綜合實驗法

高壓開關的檢修提高了供電系統的可靠性，由于局部放電的形式多種多樣，無論使用哪種檢測方法都無法把高壓開關的真實信息檢測出來。所以要保證在高壓開關的局部放電實驗中檢測出來的數據是準確真實的，就要把這幾項檢測方法綜合到一起，充分發揮電波檢測、超聲波檢測和超高頻檢測的優點，保證檢測出來的信息是全面的。

4 局部放電分析技術

對于采集到的數據進行分析和診斷，在分析時要充分了解每一項監測技術的優點和缺點。要多進行幾次實驗來獲取數據資料，根據多方面統計出的結果來判斷設備是否實現故障。在分析局部放電的相關數據時，常用的分析技術有橫向分枝技術、趨勢分析等分析技術，橫向分枝技術室通過幾組檢測數據比較，與鄰近高壓開關的監測數據比較、與同類型設備的相關數據比較得出的結果就可以確定設備是否出現故障。二趨勢分析法是根據同一臺設備在不同時間的檢測結果來分析，制定相應的周期，在根據每周期的檢測結果來分析設備是否存在問題。

5 結語

高壓開關的局部放電研究有其一定的必要性。我們要在保證電力設施正常供給的情況下保證工作人員的安全。一般在電場強度較高、電氣強度較低的情況下就會產生局部放電，造成局部放電的原因很多，我們要選擇合適的檢測方式檢測出局部的放電源，及時排除設備故障，保證高壓開關的正常工作。

參考文獻

[1]谷明虎.戶外高壓開關故障分析及整改措施[J].科技創新導報，2012（29）：66.

[2]許晶.試析高壓開關柜的交接試驗及改進措施[J].機電信息，2012（30）：92-93.