開關(guān)柜局部放電原因分析及治理

馬孝明

摘要：在開關(guān)柜的狀態(tài)檢修過程中通常采用局部放電的檢測手段，其中有關(guān)局部放電的檢測方式也是多種多樣的，每種檢測手段都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，本文對開關(guān)柜局部放電原因分析及治理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;局部放電;檢測技術(shù)

高壓開關(guān)柜作為配電網(wǎng)中的重要組成部分，處在變電站變壓器低壓側(cè)，扮演著變壓器與負(fù)荷用戶的連接導(dǎo)體角色，用于開合、控制以及保護(hù)用電設(shè)備，在配電環(huán)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近年來我國電網(wǎng)改造不斷推進(jìn)，電力設(shè)備質(zhì)量得到顯著提升，電力設(shè)備事故率也得到明顯減少。然而現(xiàn)階段因為在設(shè)計、裝置、管理維護(hù)等方面存在不同程度的問題，使得高壓開關(guān)柜依舊存在防護(hù)等級與實(shí)際要求不符、絕緣等級不足等一系列安全隱患。高壓開關(guān)柜帶電檢測作為一項可促進(jìn)電力設(shè)備有序運(yùn)行的有力手段，可有效找出開關(guān)柜潛在的放電問題。因而，對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)開展研究，對促進(jìn)高壓開關(guān)柜的安全有序運(yùn)行至關(guān)重要。

一高壓開關(guān)柜局部放電概述

在電力系統(tǒng)中，高壓開關(guān)柜主要作用于控制保護(hù)系統(tǒng)輸配電。為確保高壓開關(guān)柜的安全有序運(yùn)行，通常采用交流金屬封閉開關(guān)，應(yīng)用高壓開關(guān)柜常發(fā)生局部放電現(xiàn)象。引發(fā)這一現(xiàn)象的主要原因在于相關(guān)絕緣結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)故障，存在的故障問題的絕緣部位會失效。通過持續(xù)不間斷的放電倘若無法及時解決問題，就會造成內(nèi)部主絕緣被電流擊穿，使得電力系統(tǒng)難以安全有序運(yùn)行。高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象通常可劃分為內(nèi)部放電、表面放電兩種，其中前者主要涵蓋光、熱、電磁波、化學(xué)氣體等現(xiàn)象，后者主要涵蓋光、聲、熱等現(xiàn)象。

二、局部放電現(xiàn)象危害

高壓開關(guān)柜局部放電勢必給電力系統(tǒng)帶來極大危害：一方面，高壓開關(guān)柜局部放電得電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)受到損壞。高壓開關(guān)柜在運(yùn)行過程中，會對電力設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)帶來不同程度的影響。特別是基于高強(qiáng)度電流穿透的影響，絕緣結(jié)構(gòu)外皮老化會進(jìn)一步加劇。換言之，高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象越嚴(yán)重，電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)老化越快。另一方面，高壓開關(guān)柜局部放電會造成電能損耗。研究表明，在同一高壓開關(guān)柜運(yùn)行前提下，引發(fā)局部放電現(xiàn)象的系統(tǒng)相較于正常運(yùn)行要高出約12%的消耗。

三、高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)

（一）暫態(tài)地電壓（TEV）檢測法

對于高壓開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電而言，放電通常集中于接地屏蔽表面。然而屏蔽連續(xù)時在設(shè)備外不易檢測到相關(guān)信號，屏蔽層一般在絕緣部位、電纜絕緣終端等部位不連續(xù)，產(chǎn)生的高頻信號會傳輸至設(shè)備屏蔽外殼。在高壓開關(guān)柜內(nèi)部元件對地絕緣引發(fā)局部放電時，會形成一個TEV信號，相應(yīng)放電能量會以電磁波形式傳輸至開關(guān)柜金屬鎧裝上，由于開關(guān)柜屬于接地狀態(tài)，于開光柜外表面電磁波可感應(yīng)出高頻電流，進(jìn)一步可依托電容耦合檢測出幅值、脈沖，傳感器頻帶在3～100MHz范圍。

（二）超聲波（AE）檢測法

高壓開光柜局部放電作為一個電荷持續(xù)釋放或者傳輸?shù)倪^程，使得放電局部的電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力及粒子力等出現(xiàn)失衡問題，進(jìn)而引發(fā)振蕩變化，其中機(jī)械應(yīng)力、粒子力的振蕩會使得放電處局部介質(zhì)振動，進(jìn)一步形成聲波信號。AE檢測法即為借助檢測儀獲取局部形成的超聲信號，以實(shí)現(xiàn)對高壓開關(guān)柜局部放電的檢測。該項檢測技術(shù)的主要特征在于傳感器與電力設(shè)備的電氣回路不會產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)系，進(jìn)而也不會遭受到電氣相關(guān)的干擾，需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用AE檢測法時往往會受到周圍設(shè)備機(jī)械振動、外界噪聲等因素影響。

（三）特高頻（UHF）檢測法

UHF檢測法的基本原理在于借助特高頻傳感器對高壓開關(guān)柜局部放電時形成的特高頻電磁波信號（300MHz-3GHz）開展檢測，獲取局部信號的幅值、相位等一系列信息。因為高壓開關(guān)柜屬于金屬封閉的開關(guān)設(shè)備，使得特高頻信號僅可通過柜子縫隙或者觀察孔傳出，如同AE檢測法，借助非接觸外置式傳感器置于柜體孔隙部位，以實(shí)現(xiàn)對局部放電特高頻信號的檢測。UHF檢測法表現(xiàn)出良好的靈敏度及抗干擾能力，基于波形特征可評定缺陷類型，并且可實(shí)現(xiàn)以電磁波時差測量為基礎(chǔ)的放電準(zhǔn)確定位，有效區(qū)分高壓開關(guān)柜局部放電及設(shè)備周圍的放電類型。眾多研究得出，TEV檢測法針對尖端放電、絕緣氣隙放電較為敏感，檢測效果可觀，而對沿面放電檢測效果不盡人意;與此同時，AE檢測法對尖端放電、沿面放電及懸浮放電等較為敏感，而對絕緣內(nèi)部氣隙放電不夠敏感;而UHF檢測法則會為金屬柜體所屏蔽，不過只要高壓開光柜產(chǎn)生不連續(xù)絕緣價值，特高頻信號便可穿透開關(guān)柜，所以在高壓開關(guān)柜柜子縫隙等部位便可檢測到特高頻信號。綜上，在進(jìn)行高壓開關(guān)柜局部放電檢測過程，倘若僅應(yīng)用某一項檢測技術(shù)通常會表現(xiàn)出一定的局限性，無法及時有效獲取高壓開關(guān)柜的局部放電信號，在實(shí)際檢測過程中應(yīng)當(dāng)對TEV檢測、AE檢測法、UHF檢測法等檢測技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，以切實(shí)增強(qiáng)局部放電檢測的準(zhǔn)確性、及時性，達(dá)到高壓開關(guān)柜狀態(tài)檢測的目的。

四、結(jié)束語

總而言之，在高壓開關(guān)柜的局部放電現(xiàn)象是一種較為常見的故障，正是由于較為常見，極易對設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響，甚至?xí)l(fā)大面積停電。由于電網(wǎng)高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象時常發(fā)生，所以要加強(qiáng)對高壓開關(guān)柜的局部放電檢測，提高對一系列專業(yè)檢測技術(shù)的掌握水平，更新各項檢查硬件的綜合水平，建立科學(xué)有效的檢測維護(hù)方案，盡可能降低高壓開關(guān)柜局部放電概率，促進(jìn)電力電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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