暫態地電壓檢測技術的應用與分析

曹小斌

暫態地電壓檢測技術的應用與分析

曹小斌

（國網陜西省電力公司檢修公司 陜西西安 710000）

高壓開關柜是電力系統的重要的控制設備，其性能的優劣與可靠直接關系到電力系統的安全穩定運行。其主要分為高壓開關開關柜，電壓互感器開關柜、接地變或站用變開關柜等，柜體一般是由柜子、電器元件、二次元件、操作機構組成，柜內的主要設備依靠空氣和復合絕緣材料作為絕緣介質。提高對高壓開關柜異常和故障的識別、診斷、分析和處理，是保障高壓開關柜可靠運行和進行有效檢修的重要內容。以提高可靠性為核心的狀態檢修策略中，暫態地電壓檢測技術作為帶電檢測的技術范疇，可以真實反映高壓開關柜局部放電的嚴重程度。本文就暫態地電壓檢測技術的測試原理、測試流程、閾值判斷以及暫態地電壓檢測過程中應注意的問題進行分析。

高壓開關柜；暫態地電壓；局部放電

1 暫態地電壓傳感器的基本原理

暫態地電壓傳感器的基本構成是：在暫態地電壓檢測時，高壓開關柜柜體可以視作平板電容器的一個極板，暫態地電壓傳感器作為另外一個極板，而傳感器與開關柜柜體中間則是由PVC塑料組成的電容器介質。當開關柜發生局部放電現象時，帶電的粒子就會以較高的速度從帶電體向非帶電體移動，并在接地的非帶電體上產生比較高的高頻電流波，同時，以光速向各個方向傳遞，但是，電流波往往只集中在金屬柜體的內表面，而不會穿透高壓開關柜的柜體。但是，當電該流波遇到金屬斷開點或者絕緣連接部位時，電流波就會從高壓開關柜的內表面轉移到外表面，并以電磁波的形式向外傳播，且在高壓開關柜柜體的表面形成暫態地電壓信號。該電壓信號經處理后，就可以得到開關柜柜內局部放電的強度、重復率等特征參數。

2 暫態地電壓檢測設備的基本要求

（1）測量頻帶：暫態地電壓檢測設備可以正確檢測到的信號頻帶范圍，一般情況下為3～100MHz。但是，因為局部放電的信號是非常不穩定的高頻信號，暫態地電壓檢測設備的頻帶范圍存在標定標準與常見標準不一致，很難使用-3dB的標準，同時，高壓開關柜的局部放電射頻信號的主頻率一般都比3MHz要低。這樣的話，用不同廠家、不同類型的暫態地電壓檢測設備檢測特定類型的局部放電，結果差異比較大。但是，無限制的降低檢測下限頻率，將會導致檢測設備的抗干擾能力降低。

（2）電容要求：暫態地電壓傳感器電容參數的計算值或者是穩態測試值，單位都是pF。不同的廠家或許會選擇不同標稱值的傳感器，但是其電容一般都不會超過100pF。

（3）測量范圍：暫態地電壓檢測設備所能夠測量到的射頻信號的最大值或者說有效值，單位dBmV。由于目前沒有可靠的誤差標定辦法，所以電力企業一般要求測量范圍能夠滿足生產要求即可。

（4）重復率：暫態地電壓檢測設備單位時間內能夠正確檢測的放電活動次數。一般采用2s作為基準計數單位。

3 暫態地電壓檢測的基本流程

高壓開關柜的結構和局部放電頻譜特性與其他的電氣設備有著明顯的不同。主要表現為，放電部件存在于封閉的金屬殼內，檢測設備和傳感器難以深入，開關柜的主要部件采用的是空氣絕緣或環氧樹脂固體絕緣，其絕緣強度較弱，電磁放電的頻譜比較低，基本上與環境電磁噪聲的頻帶重合，因此，高壓開關柜的暫態地電壓檢測必須遵循嚴格的程序，才能得到比較準確的結果。暫態地電壓檢測之前，應首先檢測工作現場的背景噪聲并做好記錄；其次是按照正常的檢測程序對高壓開關柜進行暫態地電壓數據進行檢測，并進行準確記錄；最后根據實測數據和閾值標準進行綜合分析，評估高壓開關柜的實際放電數據。

4 暫態地電壓檢測閾值準則

（1）當高壓開關柜室內的背景噪聲在20dB以下時，這時，開關柜的檢測值指的是實測值。具體的閾值準則分為以下情況：①20dB以下，表示開關柜正常。②20～25dB表示該開關柜存在局部放電可能，應縮短檢測周期，并觀察檢測值的變化情況。③25～30dB表示該開關柜存在局部放電現象，應縮短檢測周期并結合定位技術對放電點進行定位。④大于30dB表示該開關柜存在明顯的放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位，并及時處理。

（2）當高壓開關柜室內的背景噪聲在20dB以上時，開關柜的檢測值與背景值之間應有明顯的差別，這樣才能保證檢測值最接近實際值。具體分為以下情況：①差值在15dB以下時，表示開關柜正常。②差值在15～20dB表示該開關柜存在局部放電可能，應縮短檢測周期，并觀察檢測值的變化情況。③差值在20～25dB表示該開關柜存在局部放電現象，應縮短檢測周期并結合定位技術對放電點進行定位。④差值大于25dB表示該開關柜存在明顯的放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位，并及時處理。

5 暫態地電壓檢測中應注意的問題

（1）因為暫態地電壓檢測設備的檢測結果與暫態地電壓的頻譜特性密切相關，對于相同強度的局部放電現象，暫態地電壓檢測設備可能會給出不同的檢測結果。

（2）暫態地電壓檢測結果會不可避免的受到邊沿效應、渦流效應和鄰近效應的影響，從而影響檢測結果。

（3）局部放電活動基本特征是放電強度和重復性，在電力生產實際中，強度大而重復率小或者強度小而重復率大的局部放電現象，可能屬于干擾范疇。

（4）暫態地電壓檢測技術所測得的局部放電結果不僅取決于局部放電量的大小，還與放電類型和頻譜特性，傳感器的設計都有關系。

（5）對暫態地電壓檢測數據應做到定期收集、集中管理、系統分析。

6 結束語

高壓開關柜的暫態地電壓檢測手段作為電力設備帶電檢測的一種基本手段，不僅可以對電力設備的放電量進行檢測，還可以對放電源進行初步判斷。但是，在現有的技術水平下，無論什么檢測手段都有其局限性，不能準確檢測所有的放電類型。因此，在實際應用中，應根據現場的干擾情況并結合開關柜的特點，綜合超聲波技術、紅外成像技術、暫態地電壓技術等多種檢測手段對開關柜進行檢測，才能準確的把握設備的健康狀況，最終達到指定有針對性的檢修策略。

[1]方可行.斷路器故障與檢測.中國電力出版社，2002.

[2]李建明，朱 康.高壓電氣設備試驗方法（第二版）.四川省電力試驗研究院，中國電力出版社，2004.

[3]朱德恒，嚴璋，談克雄.電氣設備狀態監測與故障診斷技術.中國電力出版社，2009.

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1004-7344（2016）31-0122-01

2016-10-16