高壓開關柜局部放電檢測技術應用的相關探討

蔡智超

摘 要：局部放電問題在各類電力系統中較為常見，尤其是高壓用電系統，其會造成一定的破壞作用，也會增加電能損耗。基于此，文章以局部放電現象以及其危害作為出發點，分析常見高壓開關柜局部放電檢測技術以及應用，重點介紹PDL1定位法和TEV檢測法，并在文章最后給出實例檢測內容，進一步明確相關理論。希望通過分析明晰局部放電檢測技術，為后續工作提供必要的參考。

關鍵詞：高壓開關柜；局部放電；PDL1定位法；TEV檢測法

中圖分類號：TM591 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0143-02

Abstract： Partial discharge is a common problem in various power systems， especially in high-voltage power systems， which will cause some damage and increase the power loss. Based on this， the article takes partial discharge phenomenon and its harm as the starting point， analyzes the common high voltage switchgear partial discharge detection technology and its application， emphatically introduces the PDL1 localization method and the TEV detection method. At the end of the article， an example is given to further clarify the relevant theory. It is hoped that， by analyzing and clarifying the PD detection technology， it will provide the necessary reference for the follow-up work.

Keywords： high voltage switchgear； partial discharge； PDL1 localization method； TEV detection method

高壓開關柜一般用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗等工作，可以起到通斷、控制或保護等作用，電壓等級在3.6kV-550kV之間，可以分為高壓負荷開關、高壓隔離開關與接地等幾大類。在實際工作中，高壓開關柜往往存在局部放電問題，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程，整個系統的電能消耗也會因此增加。分析局部放電現象、危害以及檢測技術十分必要。

1 局部放電現象以及其危害

1.1 局部放電現象

局部放電現象是指在足夠強的電場作用下，電力設備絕緣介質局部范圍內出現的放電現象。該現象會導致導體間的絕緣局部短接，造成各種破壞。根據目前的研究結果，局部放電可能在液體絕緣氣泡、固體絕緣空穴、導體或半導體的邊緣處發生，大多集中于氣隙部位。

1.2 局部放電現象的危害

局部放電的危害主要包括兩個方面，一是造成系統設備絕緣性下降、加快老化速度，二是造成電能的浪費。由于高壓開關柜電壓較高，超過空氣等介質的擊穿場強，會對系統中各類構件的絕緣外皮造成不利影響，在強大電壓作用下，電流的破壞力十分突出，絕緣皮的老化速度會在局部放電的影響下加快，二者呈現顯著的正相關。電能的浪費方面，頻繁的局部放電會造成系統電能損耗的加劇，研究人員曾對廣州某地11座大型商民兩用建筑進行過調查，結果表明嚴重的局部放電會導致電能損耗增加8%-15%。因此，在電力系統的工作中應重視局部放電問題，由于局部放電帶有隱蔽性，分析其檢測技術十分重要。

2 常見高壓開關柜局部放電檢測技術及其應用

2.1 TEV檢測法及其應用

包括高壓開關柜在內，大部分高壓電氣設備在出現局部放電時，都會產生電磁波，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，電磁波以此為原點向各個方向傳播，由于放電現象在內部發生，電量聚集在地屏蔽的內表面，該信號的檢測難度較大，連續的屏蔽層則可能導致外部檢測無法進行。在各地的研究中，人員發現如果屏蔽層處于墊圈連接處、絕緣部位、電纜絕緣終端等部位，或者存在損壞，其連續屏蔽效果將受到影響而顯著降低。在高電壓作用下，局部放電的電流大、電磁信號頻率高，能夠突破較弱絕緣層的作用，擴散到設備的外圍，這使信號檢測成為可能[1]。TEV檢測法是通過收集這種電磁波進行檢測的方法，當局部放電現象出現后，氣體絕緣開關的襯墊、金屬箱體的接縫處都可以成為傳播介質，暫態電壓在此情況下出現，并向地表擴散，該電壓也被成為暫態對地電壓，簡稱為TEV。TEV檢測法容易受到電磁干擾，因此適用范圍受限，其基本原理如圖1所示。

2.2 PDL1定位法以及其應用

局部放電問題近年來引起國內外的廣泛重視，現有的研究表明，局部放電的激烈程度、放電部位和偵測難度存在一定關聯，一般來說局部放電的頻率越高、位置越靠外，信號越明顯，這是PDL1定位法應用的基本原則之一。應用PDL1定位法，使用相對讀數（dB）來描述局部放電活動程度，可以強化對TEV信號的捕捉能力，當高壓開關柜內出現局部放電現象后，應用PDL1定位法可以對相關情況進行定量測試，根據檢測強度的不同對發生放電問題的原點進行定位。研究表明，兩根電容耦合探測器的時間差可以用于局部放電源檢測，因此PDL1定位法一般應用兩根電容耦合探測器進行作業，高頻脈沖先后得到捕捉后，局部放電的位置基本能夠得到確定[2]。PDL1定位法的工作原理如圖2所示。endprint

2.3 其他檢測方法

局部放電現象的檢測方法還包括熱成像法、聲波檢測法等，聲波檢測法是利用聲波在介質中傳播速度的差異判斷局部放電問題的方法，熱成像法是利用局部放電產生的異常熱量進行檢測的方法，這兩種方法受限于技術水平和實際條件，應用的范圍依然不夠廣。如熱成像法，在設備的總體工作中，局部放電雖然會導致系統的熱量小幅上升，但需要高精度的設備才能捕捉這種溫度變化，因此檢測存在難度，而聲波檢測法對設備的要求很高，也容易受到周邊環境的影響，降低檢測的精度。

2.4 實例分析

本文以臨汾市電力公司為例，對高壓開關柜局部放電檢測技術進行實例分析，分別對110千伏以及220千伏的變電站進行局部放電檢測。主要的檢測流程如下，第一，確定檢測部位。在試驗過程中優先選擇容易放電的部位進行檢測，例如高壓開關柜的母排連接處、支撐的絕緣件、套管、開關以及側面板等部位。如果檢測設備的條件較好，則可以對開關柜中的母線架橋部位進行放電檢測。第二，確定檢測方法，在本次放電檢測過程中利用的方法為比較法、分析法以及盤判據法等。第三，對最終的放電檢測結果進行分析。在110千伏的變電站中，開關柜的電壓為10千伏，根據實驗結果能夠看出，開關柜的前部以及中部為23dB，外部為20dB以下，以此可以看出該開關柜并沒有出現放電現象。而對另一個高壓開關柜進行檢查的過程中，由于該開關柜受外界環境的影響較大，同時并不是封閉式的開關柜，所以最終的放電測量結果會超出正常值一定范圍。根據測量結果能夠發現，該變電站存在輕微放電的現象，在今后對其進行管理的過程中，要對該高壓開關柜進行重點關注，一旦放電值超出安全范圍，要對其進行有效處理，保證高壓開關柜的運行安全[3]。

在對變電站電壓為220千伏、高壓開關柜為35千伏進行放電測量的過程中，結果顯示后部為23dB，外部為20dB，根據結果可以看出，該高壓變電柜沒有出現放電現象。在對變電站中的高壓開關柜進行放電測量的過程中，首先要確定放電測量的部位，其次對放電測量數據進行分析，最終根據分析結果制定相應的保護方案。如果最終的放電分析結果為不放電，則不需要對其進行重點管理，如果放電測量結果為輕微放電，則需要加強對該高壓開關柜的管理質量。如果放電測量的結果遠遠超出了安全放電范圍，則需要馬上對其進行維修管理。對開關柜進行局部放電檢測，能夠降低開關柜在運行中發生安全事故的概率，同時提高放電維修的維修質量，最終達到減少電能損失的目的。由此可以看出，進行高壓開關柜局部放電測試對變電站正常運行的重要性。

3 結束語

通過分析高壓開關柜局部放電檢測技術以及應用，了解了相關基本內容。總體來看，局部放電會對電力系統部件造成一定破壞，也會導致電能無端消耗，常見的檢測方法包括PDL1定位法、TEV檢測法等，這兩種方式各有應用優勢和不足，在工作中可以針對實際情況進行檢測。通過實例分析進一步了解了局部放電檢測技術。后續工作中，應用相關理論有助于提升高壓開關柜局部放電檢測水平，完善實際工作。

參考文獻：

[1]劉廷.基于TEV超聲波法的10kV開關柜局部放電檢測方法[J].通訊世界，2017（21）：282.

[2]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.

[3]高佳琦，王文華.暫態對地電壓測試技術在高壓開關柜局部放電檢測定位中的應用[J].電氣時代，2014（12）：90-92.

[4]莫仲輝.開關柜局部放電原因分析與處理[J].科技創新與應用，2017（27）：157.

[5]林忠立.開關柜局部放電暫態對地電壓的分布特性探討[J].科技創新與應用，2016（27）：207.

[6]買買提·努爾，石海珍，齊鐵東.局部放電帶電巡檢技術的應用研究[J].科技創新與應用，2013（02）：119.endprint