高壓開關柜局放特性的研究

陳建蕃

（貴州大學明德學院，貴州 貴陽 550000）

高壓配電柜在配電系統中得到了廣泛的采用，但高壓開關柜在運行的過程中常可能會出現局部放電的現象。高壓開關柜的局部放電將對高壓開關柜的使用壽命和使用特性方面產生一定的影響，本文主要對高壓開關柜的局部放電特性進行了分析。高壓開關柜出現局部放電的原因一般是開關柜內的絕緣系統受到了破壞，當電壓超過了設備的擊穿電壓時，這將可能會出現局部放電的現象，需要采取合理的措施加以應對。

1 高壓開關柜的原理及作用

高壓開關柜一般起著電能的分配及使用的作用，通常將一條母線上的電能通過高壓開關柜分配到多條出線上去，各條出線的電壓等級一致，不存在電壓等級變換的環節，但高壓開關柜在運行過程中應注意局部放電的問題。此外，高壓開關柜內一般需采用電纜線路，滿足相應的絕緣要求，保證高壓開關柜正常運行。一般在配電系統中，由于用戶較為分散，需要采用高壓開關柜將相同的電壓等級的電能分配到其他供電區域中，故高壓開關柜在配電系統中使用得較為廣泛，應該加強對高壓開關柜內的局部放電現象的監測，當高壓開關柜出現問題時，應能使設備的缺陷及時得到處理。

2 高壓開關柜的局部放電

2.1 高壓開關柜局部放電的原因

高壓開關柜具有多種類型的局部放電。首先是高壓開關設備的電暈放電，這些高壓設備的高壓端子暴露在空氣中，因此電暈放電的可能性較大。電暈放電具有典型的電場特性，是一種較為獨特的放電形式。

在絕緣介質的生產和加工中，存在材料和工藝缺陷的不可避免的問題，導致絕緣介質內部的內部缺陷，不同的絕緣介質在絕緣性能方面存在著較大的差異，一般而言，固體的絕緣性能最好，其次是液體，再次是氣體，在對絕緣系統要求較高的設備中，需要采用多種絕緣方式相互結合的組合絕緣方式。當設備中的絕緣系統受到破壞時，將容易出現局部放電的現象。

2.2 局部放電對高壓開關柜的影響

高壓開關柜內出現局部放電，對高壓開關柜的使用壽命及使用性能造成較大的影響，但高壓開關柜在運行過程難免會出現局部放電現象，應采取合理的措施加以應對，及時檢測高壓開關柜內的放電現象。此外，若高壓開關柜出現局部放電現象，對高壓開關柜內的設備絕緣系統將容易造成老化，設備的耐壓水平將會有較大的降低，承受過電壓的能力下降，對于設備的安全運行將帶來一定的安全隱患。若高壓開關柜在運行的過程中出現局部放電現象，當電弧較大時，還可能會出現短路的現象，應該保證高壓開關柜內的絕緣系統局部足夠的絕緣能力，保證高壓開關柜的正常運行。

3 高壓開關柜局放特性分析

3.1 高壓開關柜局放的特性

高壓開關柜是電力系統重要的電氣設備，其運行安全直接決定了供電可靠性及電能質量。有資料表明，絕緣老化占開關柜總事故的40%以上，絕緣故障潛伏期內可能產生局部放電現象，局部放電（以下簡稱局放）既是設備故障的征兆，也是造成絕緣劣化的重要原因，局放檢測是實現狀態監測的重要技術手段。

目前對于高壓開關柜內的局部放電現象進行監測較為常用的方法主要有超高頻法、超聲波法及暫態地電壓法，這幾種方法都具有較為明顯的高壓開關柜的局部放電監測的效果。這三種檢測方法本身都是間接測量法，易受電磁場、機械振動等干擾，不能實時監控高壓開關柜的運行狀態。高壓開關柜內所裝的電器和設備應符合下列要求：一是開關柜內所裝的電器和設備的間隔距離，應符合該電器和設備的技術要求。二是設備在正常的情況下不能危及到人身及設備的安全，不能出現較大的電弧，三是高壓開關柜內的設備應該能夠方面后期在運行維護的過程中進行更換，可保證開關柜出現問題時能及時解決設備問題。

3.2 減少高壓開關柜局部放電的措施

局部放電對高壓開關柜的壽命具有一定的影響，應該采取相應的措施減少高壓開關柜的局部放電。高壓開關柜具有的特點：占地少，安裝和使用方便，閉鎖功能完善，使用安全可靠，標準化和系列化程度高，產品種類多樣，使用范圍廣泛，適應于大量生產。高壓開關柜應該滿足一定的要求才能投入到實際的工程運行中。一是應該滿足開關柜內的絕緣系統能夠滿足設備運行的要求，在復雜的運行條件下依然能夠正常運行。二是設備的絕緣系統應該經過一定的絕緣耐壓試驗，應該測試沒有出現過設備擊穿或者絕緣系統受損的現象后，才可以將設備投入運行。三是具有故障隔離的功能，在高壓開關柜出現問題時，能夠保證故障被有效隔離，這樣不至于使故障范圍擴大，保證供電的可靠性。四是柜內一次回路的電氣設備對地和與母線及其他帶電導體的距離應符合有關規程要求。五是通過額定電流時，柜內導體連接部位的最高溫度及允許溫升，不應超過有關規程規定的最高溫度及允許溫升。

4 高壓開關柜局部放電監測

以下主要分析高壓開關柜局部放電的監測，在對高壓開關柜局部進行放電監測時，需要采用到以下設備，首先是高低壓開關柜通電試驗臺，高低壓開關柜通電試驗臺用于對所高低壓開關柜進行各項通電試驗。通過在高壓開關柜內采用局部放電監測系統，可以提高高壓開關柜的使用壽命和使用性能。

高壓開關柜的絕緣監測系統和分析系統可采用分布式結構，共分為三層，及設備和傳感器層、數據采集監測預警層和分析診斷層。可以采用485總線將高壓開關柜的絕緣監測系統和分析系統中的各個傳感器的數據連接起來送入分析及診斷系統中。一般傳感器是位于局部放電的設備和傳感器層。高壓開關柜的絕緣監測系統和分析系統在使用時應該滿足一定的條件，在系統中可以采用高頻天線、電容耦合或者瞬態地電波等設備，對高壓開關柜的運行狀態進行檢測，通過對不同的缺陷模型下的時域相位、脈沖數和測量閾值之間的關系進行研究，結合多種抗干擾算法，可以排除干擾信號，對開關柜的絕緣系統的故障情況進行預警。

5 結 語

高壓開關柜是進行配電操作必備的電氣設備，高壓開關柜的正常穩定運行對于保證供電可靠性具有十分重要的作用。為此本文詳細分析了高壓開關柜的局部放電特性，并分析了減少高壓開關柜局部放電的措施，對于提高高壓開關柜的運行可靠性具有一定的價值。