高壓開關柜局部放電檢測技術研究

石寧++李德彬++余海寬++孫成龍

摘 要：本文就高壓開關柜局部放電檢測技術進行了介紹，并闡述了數據采集與故障診斷的方法，以期為高壓開關柜的有效運行提供安全保障。

關鍵詞：局部放電；高壓開關柜；檢測技術

中圖分類號：TP207 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0149-01

近年來，雖然電網設備質量得到了優化，但由于在設計、安裝及使用方法、設備養護等方面的不足，導致高壓開關柜易出現一些問題，如局部放電等，加強對高壓開關柜局部放電檢測技術的研究勢在必行。

1 高壓開關柜局部放電概述

局部放電主要指電氣設備在運行的過程中，某個絕緣結構發生故障而引起的放電現象。局部放電會對高壓開關柜的內部結構造成破壞，雖然短期內并不會擊破主絕緣，但若長期存在局部放電現象，則高壓開關柜整體的絕緣強度會遭到破壞。高壓開關柜局部放電主要分為外部放電（設備表面）、內部放電兩種，外部放電主要指光、熱、電響聲等信號；內部放電主要指熱、氣體、電磁波等信號。

2 高壓開關柜局部放電檢測技術

2.1 暫態對地電壓檢測

高壓開關柜一旦出現局部放電現象，設備無線電頻率段甚至高頻段則會發生電磁波，幅值最低為0.1mV，最高為幾伏。局部絕緣層放電的電量多儲存于接地屏蔽系統的內表面結構中，因此若屏蔽層為連續型結構，則在設備外部很難檢測到相關故障信號。就實際問題分析，內部放電電量還能夠通過金屬外殼與密封墊圈等部分傳導到高壓開關柜外部，此時在接地金屬外殼上會出現暫態對地電壓。暫態對地電壓檢測技術使用原理如圖1所示。若對地絕緣結構存在放電問題，則接地金屬殼內會積存一定的電容性電量，通常放電時間在幾納秒內時，釋放的電量為若干兆分之一庫倫，若在1納秒內單次放電為1000pC，則會產生100毫安的電流。一般來說，放電脈沖僅能維持極短的時間，被檢測的設備常被視為一個傳輸線，若要判斷其電氣特性，必須對電感、分布電容進行檢測。

2.2 超聲波檢測

局部放電是一個快速釋放的過程，一旦發生，就會對設備電場的粒子力、應力等平衡性造成影響，進而引發振動變化，同時使周邊介質發生振蕩，最終出現超聲波信號。局部放電的能量與聲能二者呈正相關，雖會受到諸多因素的影響，但從統計的角度需對二者的關系進行判斷。按照球面波超聲能量計算公式，忽略空氣密度、聲速，聲能量和聲壓平方二者為正相關關系。按照放電能量與聲能二者間的關系，可借助超聲波信號來判斷局部放電能量的強弱。

3 數據采集與故障診斷

3.1 數據采集

當前，通常采用暫態對地電壓檢測設備與超聲波檢測設備進行局部放電數據采集。為了確保檢測數據的可比性，所選擇的高壓開關柜局部放電測試點位置應統一不變，即每次都在同一個位置進行檢測。如此可使每次測量的環境保持一致，以便于后期進行數據分析時能夠直接將環境干擾因素排除在外。

從檢測原理上分析，暫態對地電壓檢測技術與超聲波檢測技術均為具備可比性的檢測方法。在對某個開關柜進行故障檢測時，所得數據應與之前的檢測數據、相同類型設備檢測數據進行對比，若所得數據與之前數據、相同設備檢測數據出入較大，則說明設備處于放電狀態中，以此可推斷有故障存在。

3.2 故障診斷

開關柜局部放電故障診斷操作方法主要包括以下幾點：第一，初步判斷。統計了解相關實際故障情況，確定故障率a%。第二，統計處理。對N面開關拒故障情況進行普測處理后，計算出最大與最小的Na%，作為比較數據A。第三，數據分析。于某個時間段中對N面開關柜再次進行普測，之后得出最大與最小的Na%，作為比較數據B。之后，對比分析A、B。當B小于A時，可能存在的問題是開關柜負荷降低，內部環境（濕度、溫度、背景干擾）改善；當B大于A時，可能存在的問題是開關柜負荷加大，內部環境（濕度、溫度、背景干擾）惡劣；當B等于A時，說明開關柜運行處于平穩狀態。第四，確定判斷值。通過長時間對開關柜的運行狀態判斷，可明確A或者B的存在依據，但考慮到周邊環境在一定程度上可能會對開關拒的局部放電現象造成影響，因此在確定判斷值時必須將誤差控制到±2dB。之后，依據上述順序，創建相應的資料數據庫，以為高壓開關柜局部放電檢測提供數據指導。

4 結語

我們必須加強對暫態對地電壓檢測技術與超聲波檢測技術的應用，通過有效的數據采集和故障判斷，將開關柜絕緣體局部放電問題扼殺在搖籃之中。

參考文獻

[1]李江龍.基于配電高壓開關柜的局部放電檢測技術應用研究[J].高教學刊，2015，（15）：203-204.