開關柜局部放電綜合診斷技術的應用研究

司帥帥

摘要：隨著人們對電能依賴的增加，變電站的作用也逐漸的增加，開關柜經過多次的設計和創新，現階段變電站大多采用金屬封閉式開關柜，這樣的開關柜具有體積小、維修便捷的特點，其運行的安全性和可靠性影響著變電站的安全性和可靠性，因而開關柜的局部放電診斷是十分重要的。現階段而言，大多數診斷方式都存在著一定的弊端，如準確性差、定位時間長等。為解決這樣的現狀，有必要對診斷技術進行改進以實現更好的供電。本文分析了現階段的開關柜局部放電診斷技術，找出了其中存在的不足，并提出相應的改革方案，為更好的說明，本文對具體案例展開了探討。

關鍵詞：開關柜;局部放電;綜合診斷;應用研究

引言

隨著電能的普及，變電站中的設備開關柜也在不斷的更新換代，新階段應用最廣的的就是金屬封閉式開關柜，它在電網的安全高效運行過程中發揮著至關重要的作用。但隨著使用時間的增加，開關柜會發生一定的受潮、老化以及破損現象，這就給其功能的發揮帶來了一定的潛在威脅。就目前的開關柜診斷技術而言，在斷電的情況下，僅能診斷到一些比較低級的絕緣問題如耐壓性下降，這對電能需求逐漸增加的今天是遠遠不足的。

開關柜的一大明顯缺陷就是局部放電，對其進行診斷時，最好采取帶電診斷的方式，這將可以提前發現開關柜內的絕緣缺陷，而且可以減少停電次數，這對消除缺陷，保證電網的安全高效也是極為有利的。但目前的帶電診斷方式大都存在這樣或那樣的缺陷，因而有必要對新的帶電診斷方式進行探討，以實現更好的局部放電診斷。

1現階段的開關柜局部放電診斷技術

1）超高頻診斷法

所謂的超高頻診斷法也稱作特高頻診斷法，它是利用超高頻率的傳感器對開關柜放出的電磁波進行診斷，找出其中的超高頻分量，進而獲得相關放電方式和放電位置（尋找放電源時主要利用時差法和幅值法）。在開關柜的現場帶電診斷過程中，超高頻診斷法已取得廣泛的應用。

2）暫態地電壓診斷法

開關柜局部放電時產生的電磁波不僅可以通過玻璃窗傳向外部，還可以在金屬表面和地面之間產生一個頻率極高的暫態電壓脈沖信號。該信號從開關柜的金屬殼體內部出發，最終傳播到地面，通過將傳感器設備與開關柜外殼的緊密貼緊就可以診斷出相應的暫態電壓信號。通過診斷結果的大小和衰減特性可以分析出局部放電的程度（與診斷結果大小成正比）和放電源的位置（衰減程度隨距離的增加而增加）。

3）超聲波診斷法

超聲波也是對波的診斷，因此同樣可以采用幅值法和時差法實現信號源的定位。它的主要原理是對0-20200千赫茲頻率內的超聲波信號進行采集，進而獲得局部放電的位置和大小。

4）紫外診斷法

當開關柜發生局部放電現象時會將周圍氣體電離，而空氣中的重要成分氮氣電離時射出的光譜會落到紫外線波段，通過成像技術可以獲得電暈的位置和電暈的強度。在目前的開關柜局部放電診斷過程中，紫外線診斷法可以作為一種輔助診斷方法，進而使其他方法找到的放電源和放電程度更加的準確。

2現階段的開關柜局部放電診斷技術中存在的問題

現階段的大多數診斷方法都是針對特定情況的，而實際上，開關柜局部放電的情況是復雜的，利用一種診斷方式將很難進行準確診斷。

1）超高頻診斷法的不足

當開關柜內存在多個局部放電源時，電流產生的電磁波之間將會相互干擾，因而就無法借助超高頻診斷法找出放電源，放電的類型也無法判斷。

2）暫態地電壓法的不足

該法只能應用于開關柜的特定部位，如開關柜玻璃窗、開關柜縫隙等處，這就使得其在定位上有一定的局限性，因而所獲得的放電源位置準確度也將較低。

3）超聲波診斷法的不足

超聲波與電磁波不同，它是一種機械波，因而容易受到機械噪聲的干擾，一旦診斷的區域較大，干擾就會十分的明顯，最終獲得的放電源的準確度會很低。

4）紫外線診斷法只是一種輔助診斷方法，在局部放電情況復雜的情況下，超高頻診斷法、暫態地電壓法以及超聲波診斷法是很難發揮其作用的，這就使得紫外線診斷法的輔助檢查效果不明顯，針對這樣的現狀，我們有必要對開關柜局部放電進行綜合診斷。

3開關柜局部放電的綜合診斷技術

傳統的單方法的帶電診斷均具有一定的局限性，為實現取長補短，更準確的找出放電源，更精確的判斷放電類型，本文提出了一種綜合診斷技術。

1）利用超高頻診斷法：通過利用超高頻診斷法對開關柜的小室進行診斷，假若診斷到了存在放電源，再利用時差法或者幅值法判斷該放電源信號的位置是在小室的外部還是在小室的內部。

2）利用暫態地電壓法：假如第一步的診斷結果為放電源信號位于小室內，則說明開關柜存在著局部放電現象，此時利用暫態地電壓法對開關柜的所有柜門進行詳細的診斷，通過對每個特定位置的診斷，將獲得局部放電源的個數和大體位置。

3）超高頻診斷法和超聲波診斷法的綜合利用：在第二步確定了每一個放電源的大體位置后再次借助超高頻診斷法以獲得具體的放電信號位置，并對每種放電源的放電類型進行診斷;此外，還要使用超聲波診斷法確定每個放電源的具體位置，這使得放電源的位置和放電類型都得到了判斷。

4），對放電處施加與工作時相同的電壓利用紫外線診斷法尋找放電的精確位置以及放電的強度。

利用四種方法進行綜合診斷可以排除放電源之間的干擾，尋找到每一個放電源的位置并判斷出其放電類型，這對開關柜的檢修是有十分重要的意義的，這也為變電站的安全高效供電提供了保障。

4具體案例探討

為證明綜合診斷方法比單一的帶電診斷方法更具有診斷優勢，本文以某變電站的具體開關柜（金屬封閉式開關柜，30KV，小室內具有異味）為例進行各多種方式的診斷。

1）超高頻診斷法

利用超高頻診斷法診斷后發現每一面開關柜都存在著放電信號，對每個放電信號位置借助幅值法進行診斷后發現信號差異并不明顯，因而無法獲得具體的信號源位置。

2）暫態地電壓法

借助暫態地電壓法對每一個柜門的各個方位進行診斷，發現在1號開關柜兩側噪聲差值最大達34分貝，而其他的開關柜最大值為31分貝，因而判斷放電點在1號開關柜附近，但不能確定是在1號開關柜附近或僅有這一個放電源。

3）超聲波診斷法

借助超聲波診斷法診斷后發現在1號柜位置的超聲波幅值最大，為確定放電源位于1號柜位置，經過多次診斷后發現，1號柜出發出的超聲波和干擾機械波的頻率相差較小，因而只能初步判定放電源位于1號柜位置。

4）綜合診斷法

根據第一步診斷判斷小室內部存在放電源，根據第二部判斷1號柜存在異常，可能有局部放電現象，根據第三步診斷斷定放電源位于1號柜正中間，放電類型為不對稱的懸浮放電，根據第四步斷定該局部放電是由母線相互影響引起的。對比可得綜合診斷法更加準確可靠。

5）綜合診斷法優勢

一是診斷準確度高，綜合診斷法可以準確判斷放電源的位置以及放電類型;二是診斷時效性好，利用多種方法可以在更短的時間內找出放電源及識別放電類型;三是抗干擾性好，綜合診斷法可以排除機械波和多個放電源的干擾，使得判斷更加準確。

5結束語

人們對電能依賴的增加使得變電站的安全高效運行變得極為重要，因而有必要對變電站的重要設備——開關柜進行合理的診斷。傳統的帶電診斷法均存在一定的不足，為解決這些不足本文探尋了一種綜合的診斷方法，這使得局部放電源的定位更加準確，對放電類型的判斷更加精確，希望對開關柜的局部放電診斷有一定的幫助。

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