固體絕緣環網柜局部放電檢測技術研究

蘇杭

摘要：固體絕緣環網拒設備的運行狀態對對電力系統供電可靠性具有重大影響。文章對固體絕緣環網拒設備的檢測原理、局放的定位及定相方法進行研究，為規范和有效開展固體絕緣環網拒局部帶電檢測工作進行探索。

關鍵詞：環網拒;局部放電;檢測技術;局放定位

一、剛舀

隨著城市電網建設，固體絕緣環網柜設備的應用數量不斷增加，其運行狀態對電力系統供電可靠性具有重大影響，故障的發生帶來的后果是十分嚴重的，其直接的危害是設備所保護的線路、設備受損，電量損失間接的危害則造成用戶大面積停電，影響正常的生活、生產甚至社會穩定。

目前，固體絕緣環網柜設備現場試驗方法的不足和投運的開關柜出現的絕緣故障嚴重威脅著電力系統的安全運行。局部放電檢測是反映開關柜絕緣狀況的有效手段，也是當前研究的熱點，對高壓開關柜進行局放檢測與故障診斷，是實現設備狀態檢修的重要狀態信息量，是保證設備安全可靠運行的關鍵，高壓開關柜中不僅電場作用引起絕緣劣化，導致絕緣故障，而且機械力和熱的作用，或者和電場的共同作用，最終也會發展為絕緣性故障，影響供電質量和供電可靠性。為規范和有效開展電力設備帶電檢測工作，參考國內外有關標準，在國家電網公司生變電（2011）11號《關于印發（電力設備帶電檢測技術規范（試行））的通知》的基礎上，對環網柜的局部放電檢測進行研究。

二、環網柜局部放電檢測方法

1.局放的能量形式

局部放電是一種脈沖放電，局部放電的過程除了伴隨著電荷的轉移和電能的損耗之外，還會產生電磁輻射、超聲、發光、發熱以及出現新的生成物等。因此針對這些現象，局部放電檢測的基本方法有電測法、聲測法、光測法和化學檢測法等。其中電測法、聲測法使用較多，但實際應用效果往往不夠理想，主要原因是現場噪聲干擾太大，以至很難區分真正的局部放電信號，而有效地排除干擾是提高局部放電檢測裝置檢測效果的重要保證。

電（TEV、UHF、HFCT傳感器）

光（某些特定位置放電能夠通過觀察窗看到）

熱（紅外，由于開關柜的全封閉結構，檢測效果有限）

聲（超聲傳感器）

氣體（臭氧等，能夠嗅到）

2、檢測技術

目前采用的開關柜局放檢測技術較多，可以分為直接法（視在放電量檢測）和間接法（TEV、超聲波、超高頻、聲電聯合檢測）。直接法也是相對的，因為指在試品兩端注人一定電荷量，使試品端電壓的變化量和局部放電時端電壓變化量相同。此時注人的電荷量即稱為局部放電的視在放電量，以皮庫（PC）表示。實際上，視在放電量與試品實際點的放電皿并不相等，后者不能直接測得。試品放電引起的電流脈沖在測量阻抗端子上所產生的電壓波形可能不同于注人脈沖引起的波形，但通常可以認為這兩個儀器上讀到的響應值相等。下面主要介紹兩種主流的環網柜檢測技術。

1）固體絕緣環網柜超聲檢測

通過接收空氣當中的超聲信號來測量局部放電信號的聲壓大小，可以推測出放電的強弱。超聲波檢測過程中，應將超聲波傳感器沿著開關柜上的縫隙掃描檢測。開關柜超聲法檢測部位可參考圖進行測試。

2）暫態地電波檢測原理

當高壓開關柜中出現局部放電以后，沿放電通道將會有過程極短的脈沖電流產生，并激發瞬態電磁波。放電過程的時間比較短，電流脈沖的陡度比較大，輻射高頻電磁波的能力比較強，可以通過金屬外殼的開孔向外傳播，這些開孔可以是外殼密封墊圈或者其他絕緣部件周圍的間隙。這些高頻電磁波傳播到開關柜外面時，會在金屬外殼上產生瞬時對地電壓。瞬時地電壓在幾個毫伏至幾伏的范圍內，只有幾個納秒的上升時間，將專用的TEV傳感器布置在開關柜外面，采用這種非侵入方式來檢測局放活動。測量原理如下圖2所示：

暫態對地電壓法檢測部位主要是母排（連接處、穿墻套管，支撐絕緣件等）、斷路器，CT、PT、電纜等設備所對應到開關柜柜壁的位置，這些設備大部分位于開關柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、側面板的上部、中部及下部。開關柜暫態對地電壓法檢測部位如下圖3：

三、局放的定位及定相

當確認傳感器檢測到的信號來自設備內部后，采用時差定位法對信號的位置進行進一步的定位分析。將兩個傳感器放置于設備表面，分析兩個傳感器接收信號的時差，判斷局放的具體位置，通?？蓪⑿盘柖ㄎ辉诜烹娫吹?米范圍內?？捎靡韵路椒ㄟM行定位：

1、時差法

設放電點離傳感器1距離為X，速度為光速c，時差t2-t1可通過示波器得出，則：

通過該公式和卷尺可以得出X的位置。

2、平分面法

在空間中移動兩個傳感器的位置，使局放源到達兩個傳感器的位置一致，此時可以確定放電點位于兩傳感器的垂直平分面上（定面）。

在該平分面移動兩個傳感器的位置，使局放源到達兩個傳感器的位置一致，此時可以確定放電點位于兩傳感器的垂直平分線上（定線）

在該平分線上移動兩個傳感器的位置，使局放源到達兩個傳感器的位置一致，此時可以確定該垂直平分線上的某點（定點）

為確定發生局部放電的具體相別，可采用HFCT法對鄰近的三相出線電纜的接地線（或本體）進行信號檢測。由于缺陷相的電流信號與另外兩相的電流信號相比具有幅值大、相位相反的特點，可以方便地確定發生局部放電的缺陷相。

參考文獻

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