35kV開關柜局放帶電檢測的應用分析

李新潔

摘 要：高壓開關柜安全穩定運行對供電可靠性的保障有著極其重要的作用。采用局部放電帶電檢測的方法可對其內部的絕緣缺陷進行早期的發現和跟蹤，并能完成缺陷類型的判別和放電源的定位。文章通過技術原理、方法介紹和案例分析，說明了現場作業中對異常信號的發現、典型圖譜的識別以及缺陷部位的確定等具體步驟的實施以及開展此項工作的注意事項。

關鍵詞：開關柜；局部放電；暫態地電壓；超聲波；特高頻

前言

目前電力系統中高壓開關柜多用于35kV、10kV系統，主要是面向用戶單位和居民生活的重要電網電源，一旦出現故障，對系統穩定運行與可靠供電和社會穩定將造成很大影響。因此開關柜設備的安全可靠運行具有十分重要的意義。

1 開關柜設備局部放電缺陷概述

高壓開關柜受設計、制造、安裝和運行維護方面不同程度的影響，由于污穢、絕緣薄弱、固定元件松動、局部場強集中、受潮等原因常引發事故。主要表現為外絕緣對地閃絡擊穿，內絕緣對地閃絡擊穿，相間絕緣閃絡擊穿，雷電過電壓閃絡擊穿，絕緣件閃絡、擊穿等。開關柜絕緣事故原因分析主要有以下方面：

（1）絕緣距離不足：爬距和空氣間隙不足是開關柜發生絕緣損壞事故的根本原因。例如一些廠家的手車柜，為了縮短柜體尺寸，大幅度減小柜內帶電部分的相間或對地距離，而保證絕緣強度的措施卻不能達到要求。

（2）制造工藝不良、安裝質量差：制造工藝及安裝質量對開關柜整體絕緣水平有很大的影響。例如局部金屬件的尖端處理不良，造成局部場強集中；柜內設備間距不符合設計要求，螺絲等緊固件松動等。

（3）運行環境條件的影響：開關柜運行的環境條件不理想是導致開關柜發生絕緣閃絡的主要原因。發生污閃的主要條件是：“污”和“濕”。對于室內開關柜設備，污的影響相對較小，但一些地區或一些變電站所處的地理位置特殊，空氣濕度較高，如不采取及時有效的除濕手段，開關柜內絕緣件表面水汽凝結會導致爬電和閃絡。

局部放電是指發生在電極之間但并未貫穿電極的放電，這些微弱的放電產生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化、缺陷擴大，最后導致整個絕緣擊穿。局部放電對絕緣的破壞作用是一個緩慢發展的過程，但后期發展速度快，對運行中的高壓電氣設備是一種潛在威脅。

2 開關柜設備局部放電檢測的方法及原理

停電例行試驗項目對開關柜內部絕緣放電缺陷有一定的檢測能力，可通過進行絕緣電阻、交流耐壓等試驗手段對開關柜內部絕緣性能進行檢驗。但由于設備運行周期長，停電困難等原因，對于在運行過程中逐步發展的和運行周期內積累爆發的絕緣缺陷和故障，停電例行試驗是無法起到作用的。鑒于此，近幾年，開關柜局部放電帶電檢測項目在系統中逐步開展，并對設備的運行起到了一定的作用。

2.1 高壓開關柜設備局部放電帶電檢測的特點

2.1.1 具有早期預見性診斷作用

開關柜絕緣故障帶電檢測，能夠在開關柜正常運行的條件下檢測其絕緣狀況，及時發現早期的絕緣缺陷，避免重大絕緣事故。

2.1.2 為針對性停電維護缺陷間隔提供支撐

借助開關柜絕緣故障帶電檢測，可以有的放矢地進行缺陷間隔的維護，避免盲目的停電維修，從而提高開關柜設備的狀態檢修質量。

2.1.3 現場實施方便，安全高效，可持續跟蹤監測

對于開關柜內部存在的早期放電類絕緣缺陷可進行跟蹤監測，觀察缺陷的發展情況，可為合理安排消缺的生產準備和停電計劃時間提供依據。確保電力用戶用電的時效性，滿足電力用戶的供電需求。

2.1.4 具有絕緣故障帶電檢測的定位功能

能夠彌補常規檢測方法不能定位的不足，極大地方便故障點和干擾源的查找，避免反復的停電拆卸和檢修，提高修試效率。

2.2 高壓開關柜設備局部放電帶電檢測的方法及原理

2.2.1 暫態地電波檢測（TEV）

局部放電時電流行波在不連續的金屬斷開或絕緣連接處產生的暫態地電壓（Transient Earth Voltage），在金屬柜體表面采集該信號輸入到檢測設備內部經處理后，可得到開關柜局部放電的放電強度、重復率等特征參數。

2.2.2 超聲波檢測（Ultrasonic）

使用開放式超聲波傳感器，通過檢測放電所產生的超聲波信號，將被接收的信號轉換成可判別的信號，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。

2.2.3 特高頻檢測法（UHF）

通過UHF傳感器對開關柜設備內部局放產生的超高頻（0.3-3GHz）信號進行檢測，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現局放帶電檢測、定位、故障類型判斷等優點。現場可利用開關柜上接縫或者其他非金屬屏蔽部位實施。

考慮到放電類型能量的釋放形式不同、各種檢測方法的實用性與靈敏度也存在差異。因此，在對開關柜局部放電檢測過程中，可將上述檢測手段綜合應用。

3 開關柜設備局部放電檢測缺陷注意事項

（1）應積極開展運維一體化的推進實施工作，運維人員在日常巡視中可采用局放巡檢裝置對轄區設備進行帶電檢測巡檢，以提高設備異常信號的檢出率。

（2）應制定并嚴格執行每年階段性的局部放電帶電檢測計劃，

以確保設備的絕緣狀態可控在控。歷次檢測數據應建檔管理，開關柜設備內部結構圖應保存完善，以便對異常數據分析定位時提供依據。

（3）現場檢測時應注意排除外部放電源的干擾，避免內部缺陷放電源定位出現失誤。對已檢出的放電缺陷應正確判別缺陷性質，及時合理安排消缺計劃，防止設備缺陷發展擴大導致的絕緣故障。

（4）開關柜設備交接試驗的交流耐壓試驗項目實施時，可在運行電壓下同步進行局部放電帶電檢測試驗，以確保設備內部絕緣組件的健康水平。

4 結束語

隨著國民經濟的不斷發展，負荷側對于供電可靠性的要求不斷提高，開關柜類設備作為供電電源側的主要電氣設備在電網中扮演著極為重要的角色，對于這類設備的安全運行也有著更高的要求。目前，對于各類設備帶電檢測已經有了較多的手段，而開關柜局部放電帶電檢測這一技術的推廣實施，對保障系統的穩定可靠運行以及設備絕緣狀態的評估起著越來越重要的作用。伴隨著這項檢測技術的發展和成熟，我們還須要對檢測方法、缺陷判別、精確定位等方面做更多的探索和研究。

參考文獻

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