開關柜局部放電帶電檢測及定位的方法研究與應用

周光宇

（江蘇省電力公司連云港供電公司，江蘇 連云港222004）

0 引言

開關柜局部放電是指發生在兩個電極局部的放電，雖然放電相對微弱，并未貫穿電極，但這種累積的微弱放電不容小視，持續的局部放電將導致絕緣劣化，引起缺陷擴大，最終使絕緣擊穿。因此，有必要做好開關柜局部放電帶電檢測及定位工作。

1 開關柜局部放電帶電檢測原理

目前，對開關柜局部放電的帶電檢測主要是利用局部放電情況發生時的各種物理和化學現象來辨識，常用的開關柜局部放電帶電檢測方法有TEV檢測和超聲波信號檢測兩種。

1.1 TEV檢測原理

TEV（Transient Earth Voltages）是指局部放電的暫態對地電壓，每當出現局部放電時，電磁波傳播產生一個暫態電壓，利用這個暫態電壓能夠對開關柜的放電情況進行檢測和定位，對被檢測設備的接地外殼進行探測，根據局部放電引起的短暫電壓脈沖，檢測出局部放電的幅值。

如果使用兩個電容耦合傳感器，則可采用時間差的方法來確定具體的放電位置。如圖1所示，系統比較電磁脈沖到達每個探測器所需的時間，并根據電磁波瞬間脈沖的時間差，來確定具體的放電位置。

圖1 TEV檢測原理圖

1.2 超聲波信號檢測原理

當開關柜等電氣設備出現局部放電時，相應區域內的分子間會劇烈撞擊，引起一系列的脈沖壓力波，超聲波就是其中一種。超聲波信號的頻率在20kHz以上，通過安裝聲電轉換器，對設備超聲波信號進行提取，能夠判斷開關柜的放電情況。超聲波檢測具有電氣干擾小、能夠進行遠距離無線測量的優點，尤其適用于大容量電器的局部放電檢測。開關柜局部放電檢測系統主要包括壓電傳感器、前置儀表放大、濾波電路、主放大電路、數字存儲示波器等部分，據調查，一次局部放電所產生的超聲波信號主要頻率分量接近40kHz。

2 開關柜局部放電帶電檢測及定位技術要點

2.1 測點選取

測點選取正確是進行開關柜局部放電帶電檢測的前提，在選擇測點時，應盡量挑容易發生局部放電的部位，如母排（連接處、穿墻套管、支撐絕緣件）、開關刀閘、電纜接頭等位置。

2.2 干擾排除

干擾是影響局部放電帶電檢測的重要因素，要做好帶電檢測，必須盡可能地排除干擾。目前，無線電廣播發射、電子管、熒光燈等都是潛在的干擾源。排除干擾的方法有很多種，可以直接關閉一些可控干擾源，如室內的熒光燈、排風扇等；也可以避開無線電和其他電子設備的使用時間，以排除可能存在的干擾。

2.3 數據分析

對局部放電帶電檢測數據的分析方法包括縱向分析法、橫向分析法、數據判斷法等，目前常見的是首先進行開關柜的橫向分析定位，對同一個開關室內的同類設備進行測試結果比較；再對開關柜進行縱向分析定位，分析同一設備在不同時間的測試結果；最后結合數據分析結果尋找局部放電的具體位置。

3 開關柜局部放電帶電檢測及定位技術應用

對某供電公司的110kV變電站內運行的10kV開關柜進行局部放電檢測，共涉及該變電站的1個開關室，計30面開關柜。

3.1 檢測方法

以TEV檢測結合超聲波信號檢測的方法，使用UltraTEV Locator多功能局部放電定位儀和PD Monitor便攜式局部放電監測儀進行帶電檢測。在開關柜的相應位置布置探針，結合各通道的局部放電脈沖趨勢圖、幅值趨勢圖等，進行檢測數據統計分析。相關判斷標準如下：

3.1.1 存在局部放電的判據

（1）傳感器的短期局部放電劇烈程度值＞0；（2）每測量循環周期內的脈沖數＞0.05。

3.1.2 局部放電嚴重性進一步判斷

（1）短期嚴重度＞75；（2）長期嚴重度＞6；（3）每5min脈沖數＞10 000；（4）最大電平＞35dB。

3.2 初檢結果

3.2.1 該變電站10kV開關室TEV檢測結果

背景TEV幅值非常大（最大為32dB），說明現場存在強烈的干擾。所檢測開關柜TEV幅值均比較大，其中132、131、122、121、125、128開關柜TEV幅值明顯高于其他開關柜，最大為60dB。所有開關柜后部TEV值均大于前部。

3.2.2 該變電站10kV開關室超聲波檢測結果

132開關柜后面頂部超聲波幅值最大為12dB，能聽到明顯的放電聲，但在次日凌晨5點檢測時未檢測到超聲波信號，說明存在間歇性放電，與負荷、運行環境、電壓變化有關；其余開關柜超聲波幅值均在正常范圍內，且無放電聲，未發現明顯的局放現象。

由于該開關室外界干擾較大，所有開關柜上TEV幅值也明顯超標，因此無法確認信號的來源。使用監測設備屏蔽外界干擾后，確定信號的來源，從而正確評估開關柜的實際運行狀態，重點關注132、131、122、121、125、128開關柜。1023開關柜在2014年8月份被檢測出存在內部放電，遂對該柜進行復測，以進一步確認局放信號。132開關柜后面頂部超聲超標，存在表面放電現象，局放源位于該柜后面頂部母線套管或支柱絕緣子處。

3.3 綜合監測評估結果

采用PDM－03局部放電監測儀對該110kV變電站10kV開關室內多個開關柜進行非介入式的長時間監測，展開綜合評估監測。結果顯示，132后面下部存在信號；根據帶電和停電后的2次監測結果來看，122、125、128后面下部也存在信號，而并非外界干擾；1023后面中下部存在信號。根據巡檢數據，132后面頂部超聲波數值超標，并能聽到放電聲，說明該柜后面頂部存在表面放電。

3.4 綜合監測結果處理

根據綜合監測評估結果，132后面頂部的局放源位于后面頂部母線套管或支柱絕緣子處，建議加強關注并適時處理；132、122、125、128后面下部的主要元件有避雷器、支柱絕緣子、流變、電纜、零序CT等，根據檢測經驗，多面開關柜同一部位出現局放的可能性較小，建議先對電纜、零序CT進行試驗，排除干擾的可能性。如果信號依然存在，建議對其他一次器件分別進行更換，然后再進行試驗，以便確認具體來源；1023信號源可能位于柜體中下部的穿柜套管處，建議加強關注，如惡化比較嚴重，應盡快處理。

4 結語

本文結合實例分析了變電站開關柜的局部放電帶電檢測和定位，處理結果表明，TEV檢測結合超聲波檢測是較為有效的開關柜局部放電缺陷檢測方法。在實際檢測過程中，對檢測結果的分析是一個重點環節，應詳細分析、綜合評估，最終給出準確的開關柜局部放電帶電檢測結果。

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［2］熊俊，王勇，黃慧紅，等.環網柜局部放電帶電檢測技術分析與應用——以廣州供電局為例［J］.現代電力，2010（10）：14～18

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