10 kV開關柜局部放電測試技術

黃少敏

（廣西電網有限責任公司梧州供電局，廣西梧州 543000）

0 引言

高壓開關柜以其可靠性強、體積小的特點被廣泛應用在電力系統，高壓開關柜運行可靠性直接影響供電系統的運行質量。從當前我國配電網系統運行實際情況看，10 kV開關柜內部絕緣缺陷、接觸不良等問題時有發生，給開關柜的穩定運行造成了嚴重的安全隱患。為此，需要相關人員利用先進的技術和軟件來檢測10 kV開關柜，減少因為開關柜故障出現的局部放電現象，為電力系統的穩定運行提供重要支持。

1 開關柜局部放電檢測技術

開關柜局部放電以電磁能量、聲能、氣體等方式進行能量釋放，在科技的支持下，相關人員提出了超聲波檢測法、光檢測法、超高頻檢測法、電磁波檢測法等多種檢測方式。開關柜是封閉設備，為了更好地掌控開關柜的運行情況，一些電力單位結合開關柜的使用情況、研究出新的型檢測方式，如超聲波檢測法和暫態地電波檢測方法和超高頻檢測技術。

1.1 超聲檢測方法

超聲檢測方式是基于局部放電現象出現時機械信號的發出原理所提出的一種檢測方式。從實際情況分析，超聲波信號檢測具備良好的抗電磁干擾性能和空間定位性能，且應用超聲波檢測方法還體現其分類和識別局部放電的能力，實現對電力系統絕緣情況的細化評估。

10 kV開關柜局部放電和聲發射現象同時發生，產生的各個聲波在多個頻段都有散射體現，散射赫茲大小不一致，聲音經過不同介質傳播時會發生不同的反射和折射現象。在10 kV開關柜內部出現放電時，局部放電伴隨的聲波信號傳遞到開關柜表面，在開關柜外部安裝的超聲波檢測裝置能實現對聲音的辨別分析。其中，接收器是超聲波檢測的重要部件，能將局部放電產生的超聲波集中到還能元件中，之后在還能元件的作用下將超聲波轉變為具有一定頻率的電信號，根據超聲波局部放電原理，接收頻率＞20 Hz的信號并將其轉換為電信號，結合特征量對絕緣缺陷的影響判斷表征局部放電特點。

1.2 暫態地電波檢測技術

暫態地電波檢測是一種新的檢測技術，能在開關柜穩定運行的情況下應用。應用暫態地電波檢測技術能及時發現開關柜的絕緣缺陷，采取有針對性的檢修對策，確保變電站的穩定運行。開關柜出現局部放電時，在電勢的作用下，電場能量被聚集到接地點臨近的接地金屬部位，在開關柜金屬表面出現對地電流。

開關柜對地絕緣部位出現局部放電時，高壓帶電導體與接地金屬之間出現少量的電容性放電電量，放電會短暫停留一段時間，高壓設備出現內部放電時，接地屏蔽的內表面會累集大量放電量，在電磁兼容原理的作用下，金屬箱體能實現電磁波的對外輻射。

結合暫態對地電壓傳播的影響，距離放電地點越近的區域夠獲得的檢測分貝越大，因而可以通過多次檢測分析來確定開關柜內部放電源的最終位置。但由于內部反射的衰減的程度不同，因而依靠多個位置和測量來確定幅值是不準確的。經過一系列研究之后，最終確定應用時間來確定開關柜的位置。

1.3 超高頻檢測技術

超高頻檢測技術指通過超高頻傳感器對電力設備中局部放電產生的超高頻信息進行綜合檢測、分析。結合10 kV開關柜的運行情況，在其發生局部放電現象時會產生300 Hz～3 GHz的電磁波。應用超高頻檢測技術能減少外界電暈對現場操作的影響。另外，超高頻檢測技術還具備較強的抗干擾性能和較強的靈敏度，在使用過程中能實現局部放電檢測和絕緣缺陷識別。

2 10 kV開關柜局部放電檢測技術應用

某110 kV變電站10 kV開關柜3號10 kV電容器開關柜出現局部放電現象，應用特高頻法、超聲波法、暫態方法等進行檢測，檢測分析如下：

（1）10 kV開關柜超高頻檢測結果分析。應用特高頻法檢測10 kV開關柜，發現3號電容器開關柜體現出明顯的特高頻信號。放電信號在工頻相位的正、負半周都有體現，總體分布呈現出一定的對稱性，且臨近信號的時間間隔基本保持一致，信號脈沖數量較少，數值浮動較大，最高達到64 dB。應用超聲波法檢測10 kV開關柜沒有發現異常信號。

（2）暫態對地電壓法檢測結果的影響。應用暫態對地電壓法測試10 kV開關柜進行檢測，檢測結果顯示開關柜暫態對地電壓幅值的影響在15 dB左右，沒有出現其他異常現象。

3 10 kV開關柜局部放電類型分析

（1）抗干擾說明。特高頻法、超聲波法在使用的過程中對周圍環境的噪聲、移動電話、振動信號會產生不同程度的干擾，為此，在檢測發現數據信號出現異常之后需要采取有效措施排除干擾影響。在測試過程中，高壓室內禁止有其他人員走動，為確保檢測數據信息的精準，應及時關閉日光燈、移動電話。

（2）圖譜分析。結合周期性的圖譜變化，發現在1個工頻周期內出現1簇多根脈沖信號，每簇單根信號之間的間距基本相等，信號出現的頻率基本穩定，在信號最大數值幅為2.64 V時，可以判斷出信號是懸浮類型的局部放電信號。

（3）局部放電信號的定位分析。①橫向定位分析。特高頻傳感器位置和定位基本波形基本保持一致，證明信號出現2個傳感器中間的平面上；②局部放電信號的垂直定位分析。特高頻傳感器位置和定位波形基本保持一致，說明信號體現在2個傳感器中間的平面上；③局部放電信號深度分析。特高頻傳感器位置及其波形定位存在密切關聯，在波形為1.8 ns時，柜子深度為1.5 m，放電源距離傳感器18 cm，柜后的特高頻信號超過柜前的特高頻信號。

（4）解體驗證。①停電前檢測。用特高頻法檢測局部放電信號，特高頻信號異常情況和測試之前的結果一致；②停電后測試。用特高頻再次檢測方法進行檢測，通過檢測證明放電信號來自后柜的電纜倉，和之前的測試結論一致；③柜內螺絲緊固后帶電測試。柜內螺絲禁錮后，用特高頻方法檢測信號出現異常，證明局部放電是設備元件螺絲松弛導致；④電纜拆掉后的送點測試。電纜拆除后，用特高頻法再次檢測，發現特高頻信號出現異常現象，分析發現這類現象出現的原因是電纜接頭連接不合理。

4 結束語

局部放電檢測是電力設備絕緣的重要試驗項目，同時，局部放電量參數也是評判電力設備的重要指標。開關柜超聲波、暫態地電波、超高頻檢測技術是開關柜局部放電檢測的重要方法，為此，需要相關人員結合10 kV開關柜運行的實際情況選擇適合的放電檢測技術形式，選擇適合的局部放電檢測技術能更好地了解開關柜的運行情況，為變電站絕緣檢測工作提供更多支持。