開關柜中局部放電檢測的技術應用

留 毅，方偉文

（1.浙江群力電氣有限公司，浙江 杭州 310000；2.杭州諾貝爾集團有限公司，浙江 杭州 310000）

1 局部放電檢測技術概述

對于局部放電檢測技術而言，它主要可分為四種類型。

（1）紫外線檢測技術。在外絕緣局部放電的情況下，由于擊穿的影響放電點附近氣體會有電離產生，而氣體種類與放射光波的頻率存在一定關系，電離后產生的氮離子發射的光譜則會落于紫外光波段。此時，借助特殊儀器接收紫外信號，利用可見光圖像疊加與成像處理，即可確定電暈的位置與強度。一般，紫外檢測技術屬于輔助性的帶電檢測技術，需要與其他檢測技術配合使用，從而尋找到局部放電信號，進而確定放電點的放電部位和放電程度。

（2）超聲波檢測技術。它主要是借助超聲波傳感器采集超聲波信號，有效確定設備局部放電的位置及大小，其中超聲波信號的頻率范圍應保持在20～200 kHz。由于超聲波信號屬于機械振動波，不會受電氣的干擾，因此可通過時差法和幅值法定位信號源。

（3）暫態地電壓檢測技術。一般，在針對電氣設備實施局部放電的情況下，可以經由玻璃窗與開關柜的縫隙傳出電磁波。當然，設備表層的金屬也可傳出電磁波，對地面形成持續性的暫態電壓脈沖信號。在開關柜金屬表層，該信號能實現傳播，并通過柜門縫隙或開關柜孔洞傳出，經過金屬殼體外表面傳到大地。該技術在實際工作中的應用，往往需要在開關柜的不同開口縫隙處裝設電容耦合式傳感器。要貼緊金屬外殼，才能對暫態地電壓信號進行檢測。此外，對表征布局放電進行判斷時，應以測試讀數大小為依據，通過電磁波的特性定位設備內部的放電源[1]。

（4）特高頻檢測技術。該技術也稱之為超高頻檢測技術，最常見的是利用特殊的特高頻傳感器，針對電磁波內的特高頻分量進行檢測，并基于此深層次地研究或許會發生放電的地方及其具體的類型?，F場開關柜的帶電檢測工作中常采用該技術，可通過時差法和幅值法定位放電源。

2 開關柜中局部放電檢測的技術應用

2.1 應用實例

本文通過對某個變電站開關柜局部放電檢測的實際過程為例進行分析。具體地，采取比較研究的方式，針對在檢測開關柜局部放電過程中單一帶電檢測技術以及綜合檢測技術的不同特點，展開具體的剖析與論述。該變電站小室內采用的是6面鎧裝移開式金屬封閉開關柜，圖1為母線小室內開關柜示意圖。實際運行過程中，小室內臭氧味十分重，故而發出小時內存在局部放電問題的質疑。鑒于此，分別采取綜合檢測技術和單一帶電檢測技術檢測小室內的各個開關柜。

圖1 母線小室內開關柜示意圖

2.2 具體應用

2.2.1 暫態地電壓檢測

利用暫態地電壓檢測技術檢測開關柜的后下、后上、前下、前上等位置，檢測結果如表1所示，其中12 dB為背景噪聲。由表1可知：313開關柜的最大信號為26 dB，最大信號幅值為29 dB，分別比背景噪聲大14 dB和17 dB。由此可得，此開關柜或許存在放電點。

表1 開關柜地電壓檢測結果

2.2.2 超聲波檢測

采取超聲波檢測的方式，對所有開關柜的柜門縫隙及其開孔位置進行檢測。最后發現，313開關柜中部信號的幅值很大，如表2所示。通過連續檢測，相較于背景信號，313開關柜處超聲波信號的峰值與有效值明顯偏大，且具有明顯的100 Hz相關性與50 Hz相關性。同時，通過開關柜超聲波檢測相位圖譜可知，313開關柜處的超聲波信號工頻相干性較為明顯。因此，可以判斷313開關柜處的放電類型屬于不對稱懸浮放電，且距離柜門中部較遠時，信號的100 Hz相關性、50 Hz相關性、峰值與有效值明顯減小。

表2 313開關柜超聲波檢測結果

2.2.3 特高頻檢測

利用特高頻檢測技術檢測所有的開關柜，最終意識到此類開關柜均存在放電信號的可能。為此，繪制了特高頻檢測信號圖譜，以此展現所有的檢測開關柜后獲取到的特高頻信號。PRPS譜圖的兩簇信號屬于標準信號，此類信號差不多維持270°與90°，工頻相關性強，意味著此類疑似放電信號為懸浮信號。同時，313開關柜前柜門與后柜門處信號最大幅值分別為63 dB和64 dB，而301開關柜后柜門處信號最大幅值為63 dB，說明各柜門觀察窗的特高頻信號在幅值方面沒有明顯差別，不能通過幅值法準確定位信號源。要想尋找準確的疑似放電點位置，可以借助時差定位法進行檢測。通過對PRPS圖譜中兩簇大小相差較大的特征的分析研究，可推導出放電信號是一種不對稱的懸浮放電，并從不同方向上進行定位，從而判斷出疑似放電點位于313開關柜的中間位置[2]。

2.2.4 綜合檢測法檢測

首先，利用特高頻檢測技術初步檢測小室。當小室內的開關柜出現異常信號時，可利用電磁波信號傳播方向性及該檢測的幅值法，確定信號來源[3]。其次，通過暫態地電壓檢測技術檢測每一面開關柜，檢測結構如表1所示，以此判斷313開關柜數據異常，可能存在局部電源。同時，利用特高頻檢測中的時差法，定位313開關柜周圍信號，最終確定信號源處于該柜中間部位。再次，依托超聲波檢測技術深入檢測313開關柜的孔洞與周圍的縫隙。不難看出，開關柜后的縫隙位置處具有很強的信號，由此可判定此類信號為不對稱懸浮放電。最后，運用紫外檢測技術進一步檢測313開關柜中間位置，可知該柜中間位置為穿墻套管和母排引下線相連處，且連接位置存在放電問題。

2.2.5 停電后放電部位檢測

將小室內各個開關柜停電后，開柜檢測313開關柜?？梢园l現，313開關柜母排引下線處存在輕微的受潮及少量臟污，且和穿墻套管相接處有放電的苗頭，做標記，這將對綜合檢測技術的效用提供佐證。

3 結 論

開關柜在配電網中具有較廣的適用范圍，使用數量也十分之大，因此其自身引起的故障也多。這需要將局部放電檢測技術合理應用于開關柜，采用多種檢測技術相結合的方式，保證檢測的時效性和準確性，及早發現和處理故障，從而提高電氣設備的安全性與可靠性，有效實現企業的經濟效益。

參考文獻：

[1] 胡 冉，張順斌.10kV開關柜局部放電在線檢測仿真分析及應用[J].廣東電力，2011，（8）：87-90.

[2] 楊 超，張 霖.開關柜局部放電帶電檢測技術的運用[J].電氣開關，2011，（5）：6-8.

[3] 孔令明，肖云東，劉 娟，等.開關柜局部放電帶電檢測定位技術的應用與研究[J].山東電力技術，2010，（6）：5-8.