開關柜局部放電帶電檢測技術的運用

王英莉

摘 要：伴隨著現代電力系統完善程度、先進程度的持續提升，開關柜在其中發揮著不可或缺的功能。現實中，開關柜內部的大量電氣設備往往會由于熱、光等因素，而發生化學反應，從而導致了電氣設備故障的產生，進而阻礙了電力設備的平穩、正常運行。基于此，積極開展開關柜局部放電檢測工作，對于確保電力系統的高效、持續運行，進而推動現代電力事業的蓬勃發展，具有現實意義。

關鍵詞：開關柜;局部;放電帶電;電力系統

一、局部放電現象及其測量原理

1.1局部放電

局部放電是指在電氣設備的絕緣結構中發生局部放電的現象。雖然局部放電僅是部分絕緣被損壞，但它仍然會對絕緣造成輕微損壞。造成損傷的主要原因有：（1）在放電作用下，介電介質發生化學反應，降低其性能;（2）絕緣介質的局部溫度升高，氧化進一步加速，這降低了電氣和機械性能。

1.2局部放電活動程度的測定

高壓開關柜內部的絕緣放電現象，將會產生一個放電脈沖，這些放電脈沖產生的電磁波，會在高壓開關柜的金屬外殼上產生一個瞬時對地電壓（TEV）。可以使用專門的儀器測量該信號。通過專門的探測器測量開關柜外殼上的地電壓信號，從而測量出開關柜內部的局部放電的幅值。

1.3局部放電定位

在測試期間，如果發現測試結果異常，則需要定位可能發生局部放電現象的特定位置。由于瞬時地電壓（TEV）信號的大小，受測量位置與信號發出位置的距離以及設備的電壓等級有關系，因此，我們可以通過在高壓開關柜不同位置進行測量，根據測試結果，通過數據分析，可以更精準的確定局部放電的位置，從而可以采取進一步的處理措施。

1.4外界干擾

由于在檢測裝置所處的環境中存在其他裝置，這些裝置也產生電磁波，并且這些外部產生的電磁波也在高壓開關裝置的金屬殼體上產生地電壓信號。這將對測量結果產生影響。通常，我們預先測量干擾信號在其他金屬產品上生成地電壓信號，然后在高壓開關設備的金屬外殼上進行測量。通過數據比較，消除了外部信號干擾因素，精確確定設備內部的局部放電活動程度。

二、開關柜局部放電帶電檢測技術的研究

2.1超聲波法

隨著電荷的遷移和快速釋放，放電周圍的機械應力、電場力和粒子力會失去原有的平衡而產生劇烈的震蕩，從而出現一種稱作機械振動的超聲波。通過超聲波傳感器對用電材料逆壓效應的作用，可以檢測出這些超聲波也就是開關柜局部放電的具體位置，也就是利用超聲波傳感器測量出信號之間的時間差，從而判斷出放電處和傳感器之間的距離。超聲波法最大的優點是抗干擾能力強，適合于強電場環境，而且頻帶寬，能檢測電暈、松動以及懸浮放電等現象。

2.2超高頻檢測技術

隨著局部放電時間的不斷變化，其中所產生的電磁震動會產生電磁波，當這種電磁波在固體和氣體的介質中時，局部放電帶來的脈沖會產生非常多的超高頻電磁波。在具體的實際運用中，對局部放電的檢測可以用兩個探頭進行測量，將每個探頭檢測到的信號時間作為分析放電現象的依據，通過對探頭位置的移動，就可判斷出放電的具體位置。另外，還可通過同時使用多個探頭，把探頭檢測到的信號時間放到方程組中，求出三維坐標，便可得知放電具體位置。這種測量方法靈敏度很高，又具備很強的抗干擾能力，并且可以直接使用開關柜處的小縫隙進行電磁波信號測量，不用考慮在安全封閉的環境中進行，所以操作起來比較方便。

2.3現場聯合檢測技術

聯合檢測技術主要是以地電波檢測為主、超聲波檢測為輔的形式來進行的。利用聯合檢測模式對10～35kV開關柜進行局部放電檢測時，首先選用地電波法進行檢測。因地電波法檢測易受現場干擾影響，所以測量前必須做好干擾排除措施，如關閉開關室內的排風扇、采用不同時間進行測試、利用地電波法的脈沖數（2s內）判定干擾源等。測量開始之前，應該要以開關室內空氣及前后金屬門測試平均值為背景信號的參考值。測試過程中應選擇局部放電容易發生的位置，如母排、開關閘刀等作為測試點，或選擇每一面開關柜的上、中、下部分以及開關柜兩個側面作為測試點。對于通過地電波技術檢測異常的情況，可以運用超聲波進行進一步檢測確認，使用超聲波技術前，需要將探頭朝向空氣來獲取背景噪聲值。測試中需要將傳感器對準開關柜處的縫隙來更好地接收信號。按照開關柜局部放電帶電檢測技術的應用經驗，地電波的檢測值在20dB以上或者超聲波的檢測值在6dB以上時都應引起注意，同時，將這些數據和開關柜的背景值讀數比對。

2.4暫態地電壓檢測技術

當開關柜局部出現放電等不良狀況時，放電位置周圍往往會出現電場，并且這種電場無時無刻都不再發生變化，其會引發磁場變化，從而感應出變化的電場。如此，電場、磁場之間的交叉變化在相互激發的過程中不斷傳播到外界，從而促使大量電磁波的形成。在電力系統中，一旦電氣設備的局部發生放電問題，形成的電磁波就快速經由金屬箱體連接縫而傳播，再經由開關柜設備而向地面傳播，從而促使電壓脈的形成，這種電壓脈搏就是通常所講的暫態地電壓。憑借專門的信號檢測設備——電容耦合傳感器實現對該類信號的精確檢測，從而詳細掌握放電的幅值及頻率。該技術所具備的顯著優點是受到外界信號的干擾程度低，基于此，在開關柜的帶電放電檢測中，由于受到外界信號干擾的程度非常低，就可以極大地提升檢測的靈敏程度及可靠性。

三、應用實例分析

某個變電站10kV開關柜有噪聲，要采用地電波法與超聲波法進行帶電檢測。兩種檢測方法的結果表明開關柜的TEV測量值都和背景數值基本相同，都在規定的范圍內，而站內某開關柜的超聲波數值明顯大于其他開關柜的超聲波數值，而且在開關柜的背部測量所得數值比前部高，根據這些現象就可以初步判斷是由于開關柜背部的面板松動造成的發動機震動而引發的開關柜局部放電。當進行局部放電帶電檢測之后，應打開開關柜背部面板，將松動的部位緊固，然后再進行地電波和超聲波的帶電檢測，看所測得的超聲波和TEV測量值是否都恢復正常。單一的測量技術很難準確全面地反映局部放電的具體實際，有時還會引起誤判，所以在開關柜局部放電帶電檢測中要綜合采用多種方法來更加全面準確地掌握局部放電的具體原因、位置，便于維修工作的有效開展。

四、結語

地電壓局放帶電檢測技術，能夠在待檢測設備運行情況下檢測在高壓開關設備的外殼上產生的地電壓信號，及時發現設備內部隱患，具有效率高、抗干擾能力強的優點，通過提高發現設備內部缺陷的概率，及時消除設備內部的缺陷和隱患，提高電網設備的運行穩定性。

參考文獻：

[1]孟祥海，王文華，彭飛.超聲波測試技術在高壓開關柜局部放電檢測定位中的應用[J].電氣應用，2019（3）：108～112.

[2]瞿秋南，云南電網有限責任公司昆明供電局，瞿秋南等.供電局開關柜局部放電檢測應用現狀[J].云南電力技術，2017.

[3]陳博棟，包艷艷，張秀斌等.基于多種檢測技術的10kV開關柜局部放電精確定位[J].電工技術，2017（10）.