配電設備分布式局部放電感知技術的實現方法

趙守成

摘要：電力設備具有多種功能，其中遮蔽功能、隔離功能、絕緣功能和控制保護功能均需依靠絕緣結構來直接或間接輔助實現，因此絕緣技術在電力設備中的重要性不言而喻。對于短期內可以發現的絕緣缺陷，如絕緣安全凈距不足、絕緣部件表面光潔度、表面裂紋等缺陷可以在產品制造中通過測量、試驗來發現并進行規避，但是對于短期不容易造成危害的局部放電問題在配網設備的生產、運行過程中還沒有引起足夠的重視。本文基于配電設備分布式局部放電感知技術的實現方法展開論述。

關鍵詞：配電設備;分布式局部放電;感知技術;實現方法

引言

常用的域和頻率分析方法包括傅里葉變換（FT）、Wigner城市分布方法和形狀小波方法。實際上，開關柜局部放電和外部干擾信號是典型的非軟信號，需要在特性分析中進一步分析信號的時間和頻率。小波變換不同于短傅里葉變換，后者是可自定義的頻率窗口。對于高頻率，請使用窄窗;對于低頻率，請使用寬窗，以充分利用自適應分辨率的概念。為此，本文采用小波轉換方法對開關柜局部放電和外部干擾信號進行了頻域分析。

1局部放電傳輸原理

（1）金屬外殼局部放電時，放電首先積聚在靠近放電點的金屬容器內部，產生電脈沖并向所有方向傳輸。（2）高速電流只在線路表面極薄的區域內傳輸。（3）電流脈沖在金屬外殼內傳輸，最終導向金屬外殼開口、連接器、蓋等處的孔，同時在金屬上產生暫態跨度信號（TEV）。（4）金屬密封的內部放電是一個短時間放電開關，設備局部充電的輸電線路中的元件不被視為中心參數，而是其電氣特性由其配電容量c和l決定的分布參數。CBMTS-1000D配電裝置運行狀況檢查包是一家以技術為基礎的老企業，其基礎是消化和保護國外現代技術以及電力公司在配電裝置和配電裝置運行狀況修復方面的經驗。它總結了近年來在設備開發和現場應用等相關領域取得的成果和發現，以便對配電裝置進行運行狀況檢查。優化產品設計，包括優化功能配置、靈活應用配電裝置狀態檢查、高度統一的存儲、聚合、共享、分析和應用質量數據，以及基于全面分析結果的配電裝置狀態修復綜合、靈活和高效建議整個系統由運行在業界加固平板電腦上的CBMTS1000D配電裝置組成。其中包括先進的平臺軟件和多個智能、按需和臨時電壓傳感器，以及可現場配置的超聲波、紅外傳感器和超頻傳感器。平板電腦和智能傳感器設備之間的通用USB連接允許對傳感器設備進行控制、供電和質量數據收集。

2開關柜局部放電檢測技術應用

開關柜是配電網中的重要開關設備。由于電、熱、化學等因素的影響，電氣設備在長期運行中會發生絕緣劣化，進而發生局部放電。當開關設備內部發生局部放電時，電荷迅速移動，產生高頻電流并輻射電磁波。電磁波將通過開關設備表面上的間隙泄漏出去，并繼續在空氣中和開關設備表面上傳播。因此，電磁信號可以通過TEV檢測方法進行檢測，達到無創檢測局部放電的目的。然而，由于外部電磁波對開關設備工作場所的嚴重干擾，影響了TEV檢測法局部放電檢測的準確性，導致開關設備局部放電評估不準確。10kV金屬封閉開關設備廣泛應用于變電站，其安全穩定運行直接影響電網供電可靠性。因此，開關柜運行狀態的檢測是保證開關柜設備安全可靠運行的關鍵。目前，開關設備局部放電的檢測方法主要有瞬態電壓接地法（TEV法）和超聲波法、超高頻法（UHF）[3-5]等。目前廣州電網將暫態對地電壓（TEV）和超聲波法作為開關柜局部放電預防性試驗的主要技術手段，采取每年一次的檢測周期定期開展。1）TEV檢測與超聲檢測技術是兩種快速判斷開關柜絕緣狀態的技術手段，其對不同缺陷類型的靈敏度存在差異。對于內部絕緣缺陷，超聲檢測的靈敏度較低，主要原因是超聲信號在固體中衰減較快。2）UHF法檢測可實現對缺陷類型的判別，利用UHF信號到達開關柜不同檢測點的距離之間的時間差可實現放電源的定位。3）開關柜內發生局部放電后產生的UHF信號，在柜體內傳播，不同檢測點測試的相位特征相似，幅值隨著距離衰減，可根據以上特征判斷放電源的個數且初步定位局放源的位置。4）開關柜內發生局部放電檢測時，產生的暫態對地電壓信號在設備內傳播，可根據TEV信號到達的時差判斷局部源的位置。5）開關柜局部放電檢測的技術對不同缺陷的靈敏度不同，在故障缺陷診斷時應綜合采用聲電聯合的檢測技術。

3暫態地電壓法

暫態地電壓檢測法是采集的電氣設備在局部放電時，在裝置的金屬表面對地出現的一個持續納秒級的暫態電壓脈沖信號。通過其讀數的大小來判斷局部放電的嚴重程度，并由電磁波的衰減特性來對設備內部局部放電情況進行檢測和定位。電容耦合式探測器可以對裝置金屬表面檢測，記錄瞬間電壓脈沖的幅值。經過兩個電容耦合探測器的數據比較，可以由時差法計算出局部放電的準確地點。JohnReeves在上世紀七十年代發覺了這些電壓脈沖，并取名為暫態對地電壓。國內對暫態地電壓檢測技術研究比較先進的是西安交通大學，他們研究了不同電極模型下開關柜局部放電的放電特征。但由于檢測位置經常受限于開關柜的構造以及縫隙等，暫態地電壓檢測法難以做到定位的精準。此外，雖然暫態地電壓法檢測技術可以檢查出開關柜體內部的放電故障，但由于開關柜的數量多，種類繁雜，結構繁瑣，并且通常緊湊型的設備不可以裝配固定的大型檢測設備。更重要的是，基于暫態地電壓法的局部放電監測設備的成本太高，而開關柜設備的造價較低，兩者之間不成比例。因此，開關柜設備不能像變壓器等設備一樣在線監測，只能通過帶電檢測的方法來進行研究。因此，暫態地電壓法還需要一定的改進，比如在檢測周期和數據分析處理方面必須深度地確定。

結束語

局部放電是發生在運行中的電力設備導體與接地體之間的絕緣部件中，此種放電發生在局部小范圍內，正常運行時短期不會造成主絕緣的擊穿，發生局部放電時，多伴隨著電脈沖、超聲波、電磁輻射、光、局部發熱等現象。每一次局部放電對絕緣部件性能都會有一些影響，輕微的局部放電對電力設備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢;而強烈的局部放電，則會使絕緣強度很快下降，縮短設備的使用壽命。從開關設備長期運行的故障數據統計來看，局部放電導致的絕緣損壞已經成為高壓電力設備故障的一個重要因素。因此，在產品設計制造過程中需要嚴格控制產品的局部放電水平并在設備運行維護中加以重視。

參考文獻

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