高壓開關柜局部放電電檢測方法分析

李鑫+魏佩瑜

摘 要：介紹了絕緣性故障是高壓開關柜主要故障，對局部放電檢測可以得到絕緣故障的信息。闡述了高壓開關柜局部放電的電檢測方法，分析了各種方法的優(yōu)點和缺點。對高壓開關柜局部放電檢測方法進行了展望，提出了檢測方法的發(fā)展方向。

關鍵詞：高壓開關柜；局部放電；絕緣故障；電檢測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.204

0 引言

目前，10kV、35kV高壓開關柜已經廣泛應用于電力系統(tǒng)配電網，主要用來對線路、設備實施控制和保護。根據(jù)1989至1992年全國電力系統(tǒng)6至10kV開關柜事故統(tǒng)計，絕緣和載流引起的故障占總數(shù)的40.2%，其中由于絕緣部分的閃絡造成的事故占絕緣事故總數(shù)的79%。事故潛伏期可能發(fā)生局部放電現(xiàn)象，可以通過對放電的檢測得到相關的信息，對其局部放電的研究具有重要的參考意義。目前局部放電檢測技術的電檢測法包括脈沖電流法、超高頻法、暫態(tài)地電壓法等。本文具體對局部放電的電檢測方法進行了介紹和分析比較，對高壓開關柜局部放電檢測方法的發(fā)展進行了展望。

1 高壓開關柜局部放電電檢測法

目前提出的局部放電電檢測方法中，發(fā)展比較好的有脈沖電流法、超高頻法和暫態(tài)地電壓法。

1.1 脈沖電流法

脈沖電流法是應用最廣泛的一種局部放電檢測方法，在IEC60270和GB/T7354標準中也推薦了這種方法。脈沖電流法根據(jù)基本測試回路的不同可以分為直測法和平衡法。平衡法具有較強的抑制干擾能力，目前得到了廣泛應用。發(fā)生局部放電時，試品兩端會發(fā)生電荷轉移，同時與試品兩端連接的檢測回路就會出現(xiàn)脈沖電流，在檢測阻抗上形成脈沖電壓。脈沖電流法就是通過檢測這一脈沖電壓進而分析試品局部放電的方法。脈沖電流中可以提取豐富的信息，經處理可以形成-q-n三維譜圖，如圖1所示。通過三維譜圖可以判斷放電量、放電嚴重程度，進而分析絕緣的劣化狀況和發(fā)展趨勢等。

開關柜內部存在較多的電磁干擾，脈沖信號容易淹沒在大量的電磁干擾信號中，導致脈沖電流法無法應用于在線監(jiān)測，同時其本身也受耦合電容大小的影響導致靈敏度不穩(wěn)定。頻帶較窄，包含的信息量相對較少。

1.2 超高頻法

高壓開關柜中設備的絕緣強度高，放電現(xiàn)象比較劇烈，柜內局部放電能夠激發(fā)300～3000MHz的電磁波，其脈沖上升時間和持續(xù)時間之后幾個ns。超高頻法利用裝設在高壓開關柜內部的超高頻天線接收的電磁波信號進行檢測和分析，判斷故障類型和故障定位。超高頻法檢測系統(tǒng)如圖2所示。

在超高頻范圍內提取局部放電產生的電磁波信號，外界干擾信號幾乎不存在，因而超高頻法具有抗電磁干擾能力強，靈敏度高，頻帶寬等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，應用也愈加廣泛。其有效檢測范圍廣，信號包含的信息量大，安裝的傳感器監(jiān)測點較少，檢測效率相對較高，被認為是最有潛力的局部放電在線監(jiān)測方法。

1.3 暫態(tài)地電壓法

由麥克斯韋電磁場理論，局部放電會造成交變電場和磁場的相互激發(fā)。電磁波通過設備屏蔽層不連續(xù)部分傳輸?shù)皆O備表面，感應出電流，設備表面存在波阻抗進而形成暫態(tài)對地電壓（TEV）。目前TEV法大都采用電容耦合探測器來檢測局部放電幅值和放電脈沖頻率。該方法頻帶寬、靈敏度高，便于故障定位，且安裝操作方便，成本低。

2 高壓開關柜局部放電檢測技術的發(fā)展

電檢測法各有其自身優(yōu)點，目前是研究熱點，具有很大潛力。（1）電檢測法各有其自身優(yōu)點，但缺點從原理上很難克服。根據(jù)目前的研究推斷，結合兩種檢測方法，聲—電聯(lián)合、聲—光聯(lián)合等綜合檢測技術，能實現(xiàn)優(yōu)勢互補，克服原理缺陷，將是新的發(fā)展方向，比如暫態(tài)對地電壓法與超聲波法的結合；（2）故障在線監(jiān)測能及時發(fā)現(xiàn)潛在故障問題。但由于技術、分析方法等原因限制，還不能對放電故障類型、故障位置進行精確判斷和定位。在線監(jiān)測等固定設備和便攜式移動設備相結合進行綜合分析判斷將是日益重要的方法；（3）抗干擾能力是各種檢測技術優(yōu)劣的判斷標準之一，也是難題之一。開發(fā)更有效的抗干擾技術和更先進的信號甄別技術是未來的發(fā)展方向之一。

3 結語

本文具體介紹了用于高壓開關柜局部放電檢測的電檢測方法，各種方法各有其自身優(yōu)點和缺陷。展望了高壓開關柜局部放電檢測方法的發(fā)展方向，聲—電聯(lián)合、聲—光聯(lián)合等綜合檢測技術將成為局部放電檢測的主流方向，便攜式和固定設備結合判斷故障成為日益重要的方法。更強的抗干擾能力和更高的工作穩(wěn)定性，是未來局部放電檢測技術需要努力突破的方向。

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