基于TEV與超聲波的開關柜局部放電檢測及定位研究

王偉*，雷志勇

（國網山西省電力公司晉中供電公司，山西晉中，030600）

引言

目前，高壓開關柜已廣泛用于電力系統的變電站中，是電力系統中不可或缺的重要組成部分。高壓電網的安全運行，離不開先進技術的支持。就高壓開關柜局部放電檢測而言，必須依靠先進的超聲波等技術予以支持，更可確保其安全性以及可靠性得以提升。開關柜會受到諸多因素的影響，例如在高電壓以及高溫的影響下，其內部的放電可能性會顯著增強。除此之外，潮濕環境以及振動也會對其造成影響，造成開關柜內電氣設備絕緣劣化，最終以局部放電的形式表現且加劇絕緣劣化，進而帶來安全事故和經濟損失，因此，為降低其引發的更大危險，現對其進行全面地分析，旨在為檢測以及定位工作提供有效的幫助。

1 概述TEV原理以及超聲波原理

所謂的TEV法就是借助電容耦合探測器案例對放電脈沖以及幅值實施檢測。因為放電會導致電磁波的增強，繼而會對設備產生一定的限制。當局部放電成為電流之后，會與波阻抗產生反應，最終會形成暫態的對地電壓。最合適的暫態地點波檢測與獲取時間，是在其幅值較高的情況下，并且數值比較穩定的時刻。這種方式能夠在帶電的情況下實施，并且具有操作簡便的特征。至于超聲波法，其工作原理大致為借助設備檢測其放電聲波，其中聲波主要來自于分子的碰撞。若是檢測的數值超過20KHz，那么說明其設備周圍存在超聲波。如果是針對局部檢測，那么就可稱為局部放電的超聲波檢測。

2 研究局部放電檢測措施

2.1 關于局部放電檢測模型

如下的幾種放電模型，主要是依據開關柜局部放電而設置的。首先，關于針板放電。其尖長通常為十五毫米，其半徑為零點五毫米。并且，具有一毫米的絕緣板。其次，關于內部放電模型。它擁有兩層絕緣板，厚度約三毫米。其間擁有一毫米厚度的介質，并且板上的圓孔直徑為十毫米。再有，關于懸浮放電模型。它由兩個板形成，且彼此之間的電極距離大致為十毫米。最后，關于沿面放電模型。在縱向放有直徑為十毫米的環氧樹脂棒，并且其長度為十毫米。

2.2 具體分析相關數值

對局部放電結果的分析與評估，主要涉及三方面內容：首先，針對針板放電的分析。若是電壓值增強，直至 12KV便會隨之出現異響，由此可知電量值已經高達1000pC。在此現象中，正半周電壓峰值會聚集諸多的電量。究其原因能夠知道，針尖處存在電流。若是電壓值提升，一定數量的放電脈沖則會聚集在正半周的位置，具體在九十度的相位周圍。其次，關于內部放電的分析。當電壓值控制在12kv時，檢測可知其放電量的數值在400pC處。此時其半周附近都存在放電的現象，并很有可能在上升沿位置。若是負半周的幅值與正半周相差甚遠，故而可斷定其放電的現象。最后，關于懸浮放電的分析。當其電壓值在 7.5kV時，該放電量有了明顯的擴大，甚至幅值已經有1V左右。

3 定位開關柜局部放電源的位置

關于超聲波以及TEV法在開關柜局部放電源定位中的舉措實施前，需對其定位的原理得以掌握。事實上，聲波的速度比較低，它遠不及電磁波的速率。由此可知，超聲波在傳感器至放電源之間存在間歇或者是時延，但是電磁波卻沒有存在該現象。由于是位置的不同，故而導致聲信號在經由傳感器的時候會出現不同程度的時延現象。據有關數據表明，超聲波與TEV之間的時間是不一致的。由此可知，在具體的操作過程中，可將兩者實施有機地聯合，借此更高效、更準確地對局部放電的位置實施定位。例如，在確定時間基準的時候，可采用TEV信號為對象。在此基礎上，挑選四個超聲波傳感器作為輔助設備。其次，將兩者之間的時間差為固定值，并將其視為放電源以及傳感器之間的輸送時長。最后，延遲時間與等值聲速的乘積，便是傳感器以及放電源間的距離值。借助以上數值，來準確定位放電源的具體位置。在這一過程中，超聲波傳感器的數量可以增加，如此一來其計算的結果會更加理想、準確。為了確保該數值的科學性，還應該對放電源的位置坐標實施檢驗，確保其誤差控制在合理的范圍內。重復試驗對于放電源的定位來講，是非常有必要的，如此一來還能夠有效、及時的為施工人員提供一定的幫助。

4 結束語

由以上內容可知，關于開關柜局部放電實施檢測的措施以及方式有很多。但經過對比與分析可知各種方式均有其優缺點，故而在采用不同方式的時候，必須對具體情況實施分析，繼而再采取更科學的方式對其實施檢測以及定位。若是條件允許，還可及時將多種措施聯合起來，從而確保檢測與定位的準確性，從而為開關柜的價值得以實現。

[1] 李海德. 基于TEV與超聲波的高壓開關柜局部放電檢測方法研究[D].華北電力大學,2017.

[2] 律方成,李海德,王子建,程益峰. 基于TEV與超聲波的開關柜局部放電檢測及定位研究[J]. 電測與儀表,2016,50(11):73-78.

[3] 駱東松,范鵬飛.超聲法在檢測高壓開關柜內局部放電的應用[J].電子設計工程,2015,(6).

[4] 陳希.開關柜內部絕緣缺陷的檢測與研究[J].華中科技大學,2012.

[5] 林莘,李爽,徐建源,蔡強.超高壓 GIS暫態殼體電壓的仿真研究[J].高壓電器,2011,47(3):12-17.