高壓開(kāi)關(guān)柜局放特性的研究

陳建蕃

（貴州大學(xué)明德學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550000）

高壓配電柜在配電系統(tǒng)中得到了廣泛的采用，但高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行的過(guò)程中常可能會(huì)出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電將對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的使用壽命和使用特性方面產(chǎn)生一定的影響，本文主要對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電特性進(jìn)行了分析。高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)局部放電的原因一般是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣系統(tǒng)受到了破壞，當(dāng)電壓超過(guò)了設(shè)備的擊穿電壓時(shí)，這將可能會(huì)出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象，需要采取合理的措施加以應(yīng)對(duì)。

1 高壓開(kāi)關(guān)柜的原理及作用

高壓開(kāi)關(guān)柜一般起著電能的分配及使用的作用，通常將一條母線上的電能通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜分配到多條出線上去，各條出線的電壓等級(jí)一致，不存在電壓等級(jí)變換的環(huán)節(jié)，但高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意局部放電的問(wèn)題。此外，高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一般需采用電纜線路，滿足相應(yīng)的絕緣要求，保證高壓開(kāi)關(guān)柜正常運(yùn)行。一般在配電系統(tǒng)中，由于用戶較為分散，需要采用高壓開(kāi)關(guān)柜將相同的電壓等級(jí)的電能分配到其他供電區(qū)域中，故高壓開(kāi)關(guān)柜在配電系統(tǒng)中使用得較為廣泛，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的局部放電現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)能使設(shè)備的缺陷及時(shí)得到處理。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電

2.1 高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的原因

高壓開(kāi)關(guān)柜具有多種類型的局部放電。首先是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的電暈放電，這些高壓設(shè)備的高壓端子暴露在空氣中，因此電暈放電的可能性較大。電暈放電具有典型的電場(chǎng)特性，是一種較為獨(dú)特的放電形式。

在絕緣介質(zhì)的生產(chǎn)和加工中，存在材料和工藝缺陷的不可避免的問(wèn)題，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)內(nèi)部的內(nèi)部缺陷，不同的絕緣介質(zhì)在絕緣性能方面存在著較大的差異，一般而言，固體的絕緣性能最好，其次是液體，再次是氣體，在對(duì)絕緣系統(tǒng)要求較高的設(shè)備中，需要采用多種絕緣方式相互結(jié)合的組合絕緣方式。當(dāng)設(shè)備中的絕緣系統(tǒng)受到破壞時(shí)，將容易出現(xiàn)局部放電的現(xiàn)象。

2.2 局部放電對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的影響

高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)局部放電，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的使用壽命及使用性能造成較大的影響，但高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行過(guò)程難免會(huì)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，應(yīng)采取合理的措施加以應(yīng)對(duì)，及時(shí)檢測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的放電現(xiàn)象。此外，若高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備絕緣系統(tǒng)將容易造成老化，設(shè)備的耐壓水平將會(huì)有較大的降低，承受過(guò)電壓的能力下降，對(duì)于設(shè)備的安全運(yùn)行將帶來(lái)一定的安全隱患。若高壓開(kāi)關(guān)柜在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，當(dāng)電弧較大時(shí)，還可能會(huì)出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，應(yīng)該保證高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣系統(tǒng)局部足夠的絕緣能力，保證高壓開(kāi)關(guān)柜的正常運(yùn)行。

3 高壓開(kāi)關(guān)柜局放特性分析

3.1 高壓開(kāi)關(guān)柜局放的特性

高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，其運(yùn)行安全直接決定了供電可靠性及電能質(zhì)量。有資料表明，絕緣老化占開(kāi)關(guān)柜總事故的40%以上，絕緣故障潛伏期內(nèi)可能產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，局部放電（以下簡(jiǎn)稱局放）既是設(shè)備故障的征兆，也是造成絕緣劣化的重要原因，局放檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段。

目前對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的局部放電現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)較為常用的方法主要有超高頻法、超聲波法及暫態(tài)地電壓法，這幾種方法都具有較為明顯的高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電監(jiān)測(cè)的效果。這三種檢測(cè)方法本身都是間接測(cè)量法，易受電磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)等干擾，不能實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)。高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)所裝的電器和設(shè)備應(yīng)符合下列要求：一是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)所裝的電器和設(shè)備的間隔距離，應(yīng)符合該電器和設(shè)備的技術(shù)要求。二是設(shè)備在正常的情況下不能危及到人身及設(shè)備的安全，不能出現(xiàn)較大的電弧，三是高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備應(yīng)該能夠方面后期在運(yùn)行維護(hù)的過(guò)程中進(jìn)行更換，可保證開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)解決設(shè)備問(wèn)題。

3.2 減少高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的措施

局部放電對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的壽命具有一定的影響，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施減少高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電。高壓開(kāi)關(guān)柜具有的特點(diǎn)：占地少，安裝和使用方便，閉鎖功能完善，使用安全可靠，標(biāo)準(zhǔn)化和系列化程度高，產(chǎn)品種類多樣，使用范圍廣泛，適應(yīng)于大量生產(chǎn)。高壓開(kāi)關(guān)柜應(yīng)該滿足一定的要求才能投入到實(shí)際的工程運(yùn)行中。一是應(yīng)該滿足開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣系統(tǒng)能夠滿足設(shè)備運(yùn)行的要求，在復(fù)雜的運(yùn)行條件下依然能夠正常運(yùn)行。二是設(shè)備的絕緣系統(tǒng)應(yīng)該經(jīng)過(guò)一定的絕緣耐壓試驗(yàn)，應(yīng)該測(cè)試沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)設(shè)備擊穿或者絕緣系統(tǒng)受損的現(xiàn)象后，才可以將設(shè)備投入運(yùn)行。三是具有故障隔離的功能，在高壓開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠保證故障被有效隔離，這樣不至于使故障范圍擴(kuò)大，保證供電的可靠性。四是柜內(nèi)一次回路的電氣設(shè)備對(duì)地和與母線及其他帶電導(dǎo)體的距離應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程要求。五是通過(guò)額定電流時(shí)，柜內(nèi)導(dǎo)體連接部位的最高溫度及允許溫升，不應(yīng)超過(guò)有關(guān)規(guī)程規(guī)定的最高溫度及允許溫升。

4 高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)

以下主要分析高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的監(jiān)測(cè)，在對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜局部進(jìn)行放電監(jiān)測(cè)時(shí)，需要采用到以下設(shè)備，首先是高低壓開(kāi)關(guān)柜通電試驗(yàn)臺(tái)，高低壓開(kāi)關(guān)柜通電試驗(yàn)臺(tái)用于對(duì)所高低壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行各項(xiàng)通電試驗(yàn)。通過(guò)在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)采用局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以提高高壓開(kāi)關(guān)柜的使用壽命和使用性能。

高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)可采用分布式結(jié)構(gòu)，共分為三層，及設(shè)備和傳感器層、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)預(yù)警層和分析診斷層。可以采用485總線將高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)連接起來(lái)送入分析及診斷系統(tǒng)中。一般傳感器是位于局部放電的設(shè)備和傳感器層。高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)在使用時(shí)應(yīng)該滿足一定的條件，在系統(tǒng)中可以采用高頻天線、電容耦合或者瞬態(tài)地電波等設(shè)備，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)不同的缺陷模型下的時(shí)域相位、脈沖數(shù)和測(cè)量閾值之間的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)合多種抗干擾算法，可以排除干擾信號(hào)，對(duì)開(kāi)關(guān)柜的絕緣系統(tǒng)的故障情況進(jìn)行預(yù)警。

5 結(jié) 語(yǔ)

高壓開(kāi)關(guān)柜是進(jìn)行配電操作必備的電氣設(shè)備，高壓開(kāi)關(guān)柜的正常穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保證供電可靠性具有十分重要的作用。為此本文詳細(xì)分析了高壓開(kāi)關(guān)柜的局部放電特性，并分析了減少高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電的措施，對(duì)于提高高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行可靠性具有一定的價(jià)值。