淺談開關柜局部放電帶電檢測技術的應用

潘嘉濤

摘 要：本文簡要闡述了一種基于地電波（TEV）和超聲波（AE）技術的開關柜局部放電檢測方法的基本原理和判斷依據，通過對濠江區三個典型局放故障案例的測量與分析，從而有效掌握開關柜絕緣性能的健康狀況，為配網開關柜設備巡視、檢修提供了可靠的技術數據。

關鍵詞：開關柜 局部放電 絕緣缺陷 帶電檢測

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0209-02

10 kV配電網是連接110 kV高壓供電和380 V/220 V低壓用戶的重要樞紐和通道，而10 kV開關柜是10 kV配電網的重要組成部分，其運行的穩定性對配電網供電可靠性有著舉足輕重的作用。在開關柜的絕緣結構中，在長期運行過程中因灰塵沉積、絕緣受潮、絕緣老化等引起絕緣性能下降，容易發生局部放電現象，導致絕緣擊穿。因此及時發現開關柜潛伏的絕緣缺陷，消除隱患，保證安全供電，這無疑具有重要的經濟和社會效益。

傳統檢測絕緣缺陷的方法是絕緣預防性試驗，需要在停電的情況下做試驗，效果并不理想，近年來，局部放電檢測技術日益成熟，隨著局部放電帶電檢測技術的使用，更能直接反映出開關柜內部及表面的絕緣狀況，并能及時有效地發現其絕緣缺陷，減少不必要的停電，從而提高供電可靠性。目前開關柜局部放電帶電檢測運用較廣且效果較明顯的方法是地電波和超聲波聯合檢測技術，可使用多功能便攜式局部放電檢測儀（Ultra TEV plus+）來判別局部放電故障。

1 便攜式局部放電帶電檢測系統

多功能便攜式局部放電檢測儀（Ultra TEV plus+）是一款集地電波（TEV）和超聲波（AE）檢測功能于一身的手持式便攜測試儀，適用于中壓開關柜等電氣設備的局部放電的檢測。具有讀數準確、操作簡便等顯著優點，特別適用于日常的巡檢。

1.1 地電波檢測（TEV）

當局部放電活動出現在開關柜絕緣層中時，它會產生無線電頻率范圍內的電磁波，而開關柜的金屬外殼會將這種電磁波屏蔽掉一大部分，不過仍有小部分會通過金屬外殼氣體絕緣開關封墊或其它絕緣部件周圍的間隙傳播出去。當電磁波傳播到開關柜接地金屬外殼時，會產生一個瞬態接地電壓（TEV），還會通過金屬外殼外表面傳向地下。瞬態接地電壓（TEV）的范圍通常在幾毫伏直至幾伏范圍內，存在時間很短，而且具有幾個納秒的上升時間。可以在開關柜正處在工作狀態時將檢測探頭放置在開關柜的外表面，對局部放電活動進行檢測。

判斷依據：地電波檢測時，放電脈沖數是判定設備是否存在放電的一個主要因素，正常情況下，局部放電信號在2 s內發出的脈沖數一般為50～500個，當現場2 s內檢測到的脈沖數大于1000時，可以認為檢測到的是干擾信號，而非局部放電位號，具體檢測參考值如表1所示。

1.2 超聲波檢測（AE）

開關柜在局部放電過程中會產生聲波，放電產生聲波的頻譜很寬，可以從幾十Hz到幾MHz，其中頻率低于20 kHz的信號能夠被人耳聽到，而高于這一頻率的超聲波（AE）信號必須用超聲波傳感器才能接收到。利用超聲波探頭即可檢測這些聲波信號，再通過超聲波傳感器將接收的信號轉換成一個人耳可判別、可聽見的聲音信號，并將放電所產生的超聲（AE）大小以聲壓（dBμV）的形式顯示出來，使用者通過分析耳機中傳來的放電聲音以及顯示屏上聲壓的大小來判斷設備是否存在放電現象。

判斷依據：超聲波檢測在原理上是聲音的檢測技術，判斷應以耳機中檢測到的聲音信號為主，檢測數值為輔，因為空氣中的其它聲音信號會引起檢測儀器幅值的變化，但不會有放電特有的特征聲音（咝咝聲），具體檢測參考值如表2所示。

2 故障實例分析

案例1。

2013年06月19日（天氣：多云；溫度：29℃；濕度：75%），對濠江區10kV覺河線1#環網柜第四單元的開關柜進行帶電狀態檢測，結果為局部放電超標（脈沖值：250；TEV模式：背景值3 dB，檢測值30 dB；AE模式：檢測值29 dB，通過超聲波耳機聽到較明顯的放電聲音），通過觀察窗口看，電纜T型頭A、C兩相封帽絕緣護套缺失，A、C相電纜T型頭絕緣塞表面蓋上有水珠，C相T型頭絕緣塞上面有一條掉落的電線，絕緣塞對電線持續放電，肉眼可見的紫藍色放電火花，情況如圖1所示。

事后，對開關柜進行檢查，分析認為是開關柜內二次接電線由于安裝工藝不良而脫落，電纜進線口密封不緊，且天氣潮濕，A、C兩相T型頭絕緣塞表面吸附水分形成大量細密凝露，且由于A、C兩相封帽絕緣護套缺失，安全距離不夠，進而激發紫藍色放電火花，最終致使局部放電現象。

案例2：

2013年06月25日（天氣：陰；溫度：32℃；濕度：75%），對濠江區10kV湖實線培訓基地電房高壓柜第三單元的開關柜進行帶電狀態檢測，結果為局部放電超標（脈沖值：300；TEV模式：背景值3 dB，檢測值3 dB；AE模式：檢測值21dB，通過超聲波耳機聽到較明顯的放電聲音）。

事后，對開關柜進行停電檢修，通過高壓柜門解鎖進一步檢查發現柜內的隔離刀閘傳動連桿表面有明顯放電痕跡，情況如圖2所示。分析認為是由于運行年限久，隔離刀閘傳動連桿表面有鹽垢，導致絕緣性能下降，從而導致了局部放電現象。

案例3：

2013年12月05日（天氣：晴；溫度：22℃；濕度：35%），對濠江區10kV達媽線2#環網柜第四單元的開關柜進行帶電狀態檢測，結果為局部放電超標（脈沖值：100；TEV模式：背景值0 dB，檢測值10 dB；AE模式：檢測值18 dB，通過超聲波耳機聽到較明顯的放電聲音），且能夠確認放電源來自開關柜內部，從觀察窗口看，A、B相套管和電纜T型頭連接處有放電痕跡。

事后，急修人員對開關柜進行應急接地檢修處理，并對存在問題的電纜T型頭進行內部情況檢查，拆除后發現開關柜電纜進線柜電纜絕緣套管與防水絕緣護套之間界面硅脂干涸，存在氣隙導致電場集中發生局部放電現象，情況如圖3所示。

3 結語

地電波法和超聲波法的聯合帶電檢測技術在開關柜運行時對其內部的局部放電情況進行檢測，改變了傳統的測試方法，減少檢測停電時間，提高供電的可靠性和連續性，而且能夠更加準確地反應開關柜的潛在故障，提前預判開關柜的健康狀況，發現隱患及時消除，杜絕電網設備事故的發生，并為開關柜日常巡視、檢修等提供強有力的數據支撐。

參考文獻

[1] 編委會.高壓電器穩定性試驗新技術新設備應用與操作及檢驗標準實務全書（全三卷）[S].2005：147.

[2] 何肖軍，徐志斌.高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術研究[J].浙江電力，2010（5）：5-10.

[3] 沈牧宙，陳中楣，張建業.一起開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J].科技視界，2012（35）：204-205.