高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究

朱名強

摘 要：在當前日常生活中，伴隨人們生活水平的不斷改善，人類生產(chǎn)生活所需的用電負荷不斷攀升，電力事業(yè)發(fā)展為人們?nèi)粘Ｉ顒?chuàng)造諸多便利的同時，也為電力設(shè)備提出了更為嚴苛的要求，由此要求我國電力部門要及時更新電力設(shè)備，加強電力設(shè)備建設(shè)。在電力設(shè)備中，高壓開光柜可起到至關(guān)重要的作用，然而倘若高壓開關(guān)柜引發(fā)故障，則會對電力傳輸造成極為不利的影響，甚至可能造成極大的經(jīng)濟損失。文章通過分析高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)的意義，對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)及高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)實踐應(yīng)用展開探討，旨在為研究如何促進高壓開關(guān)柜的安全穩(wěn)定運行提供一些思路。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；局部放電；檢測技術(shù)

中圖分類號：TM591 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0145-02

Abstract： In the current daily life， with the continuous improvement of people's living standards， the load of electricity needed by human production and living is rising constantly. The development of electric power industry creates many conveniences for people's daily life at the same time. It also puts forward more stringent requirements for the electric power equipment， which requires the electric power department of our country to renew the electric power equipment in time and strengthen the construction of the electric power equipment. In the power equipment， the high-voltage switchgear cabinet can play a vital role. However， if the high-voltage switchgear causes failure， it will cause extremely adverse impact on power transmission， and even may cause great economic losses. Based on the analysis of the significance of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets， this paper discusses the application of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets and the practical application of partial discharge detection technology in high voltage switchgear cabinets. The purpose of this paper is to provide some ideas for the study of how to promote the safe and stable operation of high voltage switchgear.

Keywords： high voltage switchgear； partial discharge； detection technology

引言

高壓開關(guān)柜作為配電網(wǎng)中的重要組成部分，其處在變電站變壓器低壓側(cè)，扮演著變壓器與負荷用戶的連接導體角色，用于開合、控制以及保護用電設(shè)備，在全面電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨近年來我國電網(wǎng)改造事業(yè)的不斷推進，電力設(shè)備質(zhì)量得到顯著提升，電力設(shè)備事故率也得到明顯減少。然而現(xiàn)階段因為在設(shè)計、裝置、管理維護等方面存在不同程度的問題，使得高壓開關(guān)柜依舊存在防護等級與實際要求不符、絕緣等級不足等一系列安全隱患。高壓開關(guān)柜帶點檢測作為一項可促進電力設(shè)備有序運行的有力手段，其可有效找出開關(guān)柜潛在的放電問題。因而，對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)開展研究，對促進高壓開關(guān)柜的安全有序運行至關(guān)重要。

1 高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)的意義

1.1 高壓開關(guān)柜局部放電概述

在電力系統(tǒng)中，高壓開關(guān)柜主要作用于控制保護系統(tǒng)輸配電。為了確保高壓開關(guān)柜的安全有序運行，通常會采用交流金屬封閉開關(guān)。即便如此，在實際應(yīng)用中高壓開關(guān)柜依舊會引發(fā)局部放電現(xiàn)象。而引發(fā)這一現(xiàn)象的主要原因在于，相關(guān)絕緣結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)故障問題。因而，存在的故障問題的絕緣部位會失效，通過持續(xù)不間斷的放電倘若無法及時解決這一問題，則會造成內(nèi)部主絕緣被電流擊穿，進一步使得電力系統(tǒng)難以安全有序運行。高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象通常可劃分為內(nèi)部放電、表面放電兩種，其中前者主要涵蓋光、熱、電磁波、化學氣體等現(xiàn)象，后者主要涵蓋光、聲、熱等現(xiàn)象[1]。

1.2 局部放電現(xiàn)象危害

倘若高壓開關(guān)柜引發(fā)局部放電現(xiàn)象，則勢必會給電力系統(tǒng)帶來極大危害：一方面，高壓開關(guān)柜局部放電會使得電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)受到損壞。高壓開關(guān)柜在運行過程中，總是會對電力設(shè)備中絕緣結(jié)構(gòu)帶來不同程度的影響。特別是基于高強度電流穿透影響，絕緣結(jié)構(gòu)外皮老化會進一步加劇，換言之，高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象越嚴重，則電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)會日趨老化。另一方面，高壓開關(guān)柜局部放電會造成電能損耗。研究表明，在同一高壓開關(guān)柜運行前提下，引發(fā)局部放電現(xiàn)象的電能相較于正常電能要高出約12%的消耗。因而，要求相關(guān)技術(shù)人員必須要對這一現(xiàn)象進行及時處理，以防止進一步造成不良的電能損耗。

2 高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)

2.1 暫態(tài)地電壓（TEV）檢測法

對于高壓開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電而言，放電量通常會集中于接地屏蔽表面，然而屏蔽連續(xù)時在設(shè)備外不易于檢測到相關(guān)信號，屏蔽層一般在絕緣部位、電纜絕緣終端等部位不連續(xù)，于此期間產(chǎn)生的高頻信號會傳輸至設(shè)備屏蔽外殼。在高壓開關(guān)柜內(nèi)部元件對地絕緣引發(fā)局部放電時，會形成一個TEV信號，相應(yīng)放電能量會以電磁波形式傳輸至開關(guān)柜金屬鎧裝上，由于開關(guān)柜屬于接地狀態(tài)，于開光柜外表面電磁波可感應(yīng)出高頻電流，進一步可依托電容耦合檢測出幅值、脈沖，傳感器頻帶在3～100MHz范圍[2]。

2.2 超聲波（AE）檢測法

高壓開光柜局部放電作為一個電荷持續(xù)釋放或者傳輸?shù)倪^程，會使得放電局部的電場應(yīng)力、機械應(yīng)力及粒子力等出現(xiàn)失衡問題，進而引發(fā)振蕩變化，其中機械應(yīng)力、粒子力的振蕩會使得放電處局部介質(zhì)振動，進一步形成聲波信號。AE檢測法即為借助檢測儀獲取局部形成的超聲信號，以實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜局部放電的檢測。該項檢測技術(shù)的主要特征在于傳感器與電力設(shè)備的電氣回路不會產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)系，進而也不會遭受到電氣相關(guān)的干擾，需要注意的是，在實際應(yīng)用AE檢測法時往往會受到周圍設(shè)備機械振動、外界噪聲等的影響[3]。

2.3 特高頻（UHF）檢測法

UHF檢測法的基本原理在于借助特高頻傳感器對高壓開關(guān)柜局部放電時形成的特高頻電磁波信號（300MHz～3GHz）開展檢測，獲取局部信號的幅值、相位等一系列信息。因為高壓開關(guān)柜屬于金屬封閉的開關(guān)設(shè)備，使得特高頻信號僅可通過柜子縫隙或者觀察孔傳出，如同AE檢測法，借助非接觸外置式傳感器置于柜體孔隙部位，以實現(xiàn)對局部放電特高頻信號的檢測。UHF檢測法表現(xiàn)出良好的靈敏度及抗干擾能力，基于波形特征可評定缺陷類型，并且可實現(xiàn)以電磁波時差測量為基礎(chǔ)的放電準確定位，有效區(qū)分高壓開關(guān)柜局部放電及設(shè)備周圍的放電類型。

眾多研究得出，TEV檢測法針對尖端放電、絕緣氣隙放電較為敏感，檢測效果可觀，而對沿面放電檢測效果不盡人意；與此同時，AE檢測法對尖端放電、沿面放電及懸浮放電等較為敏感，而對絕緣內(nèi)部氣隙放電不夠敏感；而UHF檢測法則會為金屬柜體所屏蔽，不過只要高壓開光柜產(chǎn)生不連續(xù)絕緣價值，特高頻信號便可穿透開關(guān)柜，所以在高壓開關(guān)柜柜子縫隙等部位便可檢測到特高頻信號。綜上，在進行高壓開關(guān)柜局部放電檢測過程，倘若僅應(yīng)用某一項檢測技術(shù)通常會表現(xiàn)出一定的局限性，無法及時有效獲取高壓開關(guān)柜的局部放電信號，在實際檢測過程中應(yīng)當對TEV檢測、AE檢測法、UHF檢測法等檢測技術(shù)進行結(jié)合應(yīng)用，以切實增強局部放電檢測的準確性、及時性，達到高壓開關(guān)柜狀態(tài)檢測的目的[4]。

3 高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)實踐應(yīng)用

以某地區(qū)電力企業(yè)為例，對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)開展實例分析，分別對100kV、200kV變電站開展局部放電檢測。局部放電檢測流程，具體而言：首先，找出檢測部位。在局部放電檢測過程中，首要選擇極易放電的部位開展檢測，諸如高壓開關(guān)柜的母排連接處、支撐絕緣件、開關(guān)、套管等部位[5]。倘若檢測設(shè)備條件允許，則可對高壓開關(guān)柜中母線架橋部位開展放電檢測。然后，篩選檢測方法。自本次放電檢測中應(yīng)用的方法包括TEV檢測、AE檢測法、UHF檢測法等方法。最后，對最終放電檢測結(jié)果開展分析。在100kV變電站中，高壓開關(guān)柜電壓為10kV，結(jié)合實驗結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，高壓開關(guān)柜前部、中部為23dB，外部則不足20dB，由此表明該高壓開關(guān)柜未引發(fā)放電現(xiàn)象。而對另一高壓開關(guān)柜開展檢測過程中，因為這一高壓開關(guān)柜受到外界環(huán)境很大程度影響，并且并非封閉式開關(guān)柜，因而最終放電檢測結(jié)果相較于正常值會更高。結(jié)合檢測結(jié)果可得出，本100kV變電站伴有輕微放電現(xiàn)狀，在今后對該變電站進行管理時，應(yīng)當提高對這一高壓開關(guān)柜的有效關(guān)注，只要放電水平高于正常值，便應(yīng)當對其開展有效處理，確保高壓開關(guān)柜的安全有序運行。在200kV變電站中，高壓開關(guān)柜電壓為35kV，結(jié)合實驗結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，高壓開關(guān)柜后部為23dB，外部為20dB，由此表明該高壓開關(guān)柜未引發(fā)放電現(xiàn)象。在對變電站高壓開關(guān)柜開展放電檢測過程中，第一步要找到放電檢測的部位，然后對放電檢測數(shù)據(jù)開展分析，最終結(jié)合分析結(jié)果建立對應(yīng)的保護計劃。倘若最終放電分析結(jié)果為不放電，則無需對其開展重點管理；倘若放電檢測結(jié)果顯示輕微放電，則應(yīng)當加大對這一高壓開關(guān)柜的管理力度；倘若放電檢測結(jié)果遠超安全放電范圍，則應(yīng)當及時對其開展維修管理。對高壓開關(guān)柜開展局部放電檢測，可切實縮減高壓開關(guān)柜在運行過程可能引發(fā)的安全事故，并且還可提高放電維修質(zhì)量，最終達成降低電能損失的目的。由此表明，開展高壓開關(guān)柜局部放電檢測對變電站安全有序運行至關(guān)重要。

4 結(jié)束語

總而言之，在高壓開關(guān)柜中引發(fā)局部放電現(xiàn)象是一種較為常見的故障情況，正是由于其較為常見，才變得極易對全面電力設(shè)備安全穩(wěn)定運行造成不利影響，甚至會致使電力系統(tǒng)引發(fā)大面積停電事件。由于電網(wǎng)高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象時常發(fā)生，所以要求相關(guān)檢測人員必須要加強對高壓開關(guān)柜的局部放電檢測，提高對一系列專業(yè)檢測技術(shù)的掌握水平，更新各項檢查硬件的綜合水平，在專業(yè)水平高的技術(shù)人員指導下，建立科學有效的檢測維護方案，做到有針對有依據(jù)的開展高壓開關(guān)柜局部放電檢測，盡可能降低高壓開關(guān)柜局部放電引發(fā)概率，促進電力電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]李永祥，王天正，晉濤，等.基于多種檢測技術(shù)的高壓開關(guān)柜內(nèi)部局部放電檢測與分析[J].高壓電器，2017，13（01）：45-50.

[2]呂振國.高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)探析[J].低碳世界，2016，22（03）：50-51.

[3]李江龍.基于配電高壓開關(guān)柜的局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用研究[J].高教學刊，2015，12（15）：203-204.

[4]蔡智超.高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，09（05）：143-144.

[5]陳俊，古樂，王波.開關(guān)柜局部放電的AE和TEV聯(lián)合檢測系統(tǒng)的研究[J].高壓電器，2016，52（01）：124-128.