高壓開關柜局部放電檢測及應用

李丹

摘要：電力行業(yè)的發(fā)展直接影響著我國經濟的發(fā)展速度和發(fā)展走向。局部放電問題是高壓開關柜所表現出的主要異常問題，因此運用監(jiān)測儀器對高壓開關柜的局部放電問題進行觀察，能夠有效判斷開關柜的情況。

關鍵詞：高壓開關柜;局部放電;檢測及應用

引言

隨著科技進步，經濟的發(fā)展，我國對于電力的需求與日俱增。在開關柜的狀態(tài)檢修過程中通常采用局部放電的檢測手段，其中有關局部放電的檢測方式也是多種多樣的，有關任何的一種檢測手段都有其不同的優(yōu)缺點，于是設備檢修人員在設備的檢修過程中很難判斷使用哪種較為合適的檢測辦法，進而適應當下的市場環(huán)境需求。

1高壓開關柜局部放電監(jiān)測技術手段

在高壓開關柜的實際運行過程中，由于開關柜內部發(fā)生的絕緣缺陷問題，會造成某一點形成過電流，從而造成該點的局部放電現象。隨著放電時長的增加，開關柜內部還會產生一定量的電量信息以及非電量信息，這些信息一般為物理現象信息，在物理環(huán)境變化過程中表現出來，因此通過對這部分放電信息進行監(jiān)測，在一定程度上對當前運行環(huán)境下的高壓開關柜運行狀態(tài)做出判斷。監(jiān)測技術主要面對的事實上應當是發(fā)生絕緣變化以及局部放電問題后開關柜自身的放電物理參量，這部分物理參量與常態(tài)參量之間差距大，因此可以通過監(jiān)測的方式獲取。在應用環(huán)境中的技術條件內部，需要結合測算方式，對放電信號的具體規(guī)模、放電位置、放電影響范圍等做出精確判斷。結合監(jiān)測物理量不同，目前應用于高壓開關柜狀態(tài)監(jiān)測的局部放電監(jiān)測技術主要為以下幾種。脈沖電流檢測法在進行放電信號測量時，可以對部分頻率極低的信號進行測算并放大，從而實現檢測范圍的拓寬，但該技術僅能夠應用在離線檢測當中，無法實現在線監(jiān)測;紅外檢測法是通過紅外線技術對高壓開關裝置外部的電信號規(guī)律進行獲取，通過紅外線的反饋，實現放電覆蓋范圍的測算，但是由于紅外線穿透能力不足，無法應用在開關柜裝置內部，因此效果并不理想;化學檢測法主要通過對開關柜內部的化學現象發(fā)生規(guī)律進行分辨，是在線監(jiān)測技術中檢測數據精準度最高的技術手段，但是由于化學測算和分析過程還需要依賴人工，因此缺少時效性和動態(tài)性;UHF法則是借助傳感器裝備，對高壓開關柜中的電信號進行獲取，并由上位機對信號進行解讀和分析，從而做出實時的精確判斷。但是傳感器硬件成本較高，同時安裝困難、安裝位置限制明顯，對于技術條件和環(huán)境條件要求較高。

2高壓開關柜狀態(tài)檢修中局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

2.1開關柜局放測試可行性研究

開關柜設備在實際的運作過程中會因為產品本身的質量因素以及設備的使用環(huán)境因素導致設備某些部分產生絕緣性降低的問題。在開關柜的正常使用階段電場發(fā)生畸變時就會因為部分絕緣性不能滿足使用需求而產生放電現象。在進行局部放電的過程中會伴隨著光、電、聲等的外在變化，同時還會產生機械波以及電磁波等的干擾，從這個角度進行分析可以針對產生的電磁波以及機械波進行實時監(jiān)測即可實現對光電等信號的檢測，就能及時針對開關柜的局部故障進行位置確定，同時還能判斷故障發(fā)生的嚴重程度，進而更好的對故障設備進行及時維護以及更換。

2.2信號特征提取環(huán)節(jié)設計

上位機在接收到傳感器經由高速采集卡的局部放電信號信息后，需要通過系統(tǒng)分析和系統(tǒng)判斷，完成放電信號特征的提取，從而完成對于信號及其所代表的高壓開關柜異常狀態(tài)的判斷。為了能夠實現精準、高效率的在線監(jiān)測功能，本文在進行信號特征提取環(huán)節(jié)的系統(tǒng)設計當中，選取了小波包能量譜技術以及神經網絡技術，來實現對于信號的處理能力。在實際運行當中，信號特征提取環(huán)節(jié)的小波包能量譜技術主要通過分解歸一以及分形維數2種方式，對信號進行檢驗，其中分解歸一主要對多層小波包信號進行特征類型的提取，而分形維數則以分形和截距方法對于分解歸一無法完成的信號進行特征參數提取，最終將獲取到的特征參數輸入到神經網絡當中，神經網絡借助分類器，將特征參數和其代表的開關柜狀態(tài)進行一一對應，完成信號解讀。相比于其他類型的信號分析和特征提取技術，小波包處理技術主要能夠對信號當中存在的噪聲進行去除，從而實現對于不同情況下的異常信號進行波形分析、頻率分析以及幅值分析，隨后通過分解方式，獲得各個層級所代表的信號能量值。信號能量值可以在對應的頻段當中作為能量的特征參數，完成對信號特征特點的總結。而在神經網絡的選擇當中，筆者選用了在放電識別方面具有優(yōu)勢的RBF網絡。相較于其他分析類型當中常見的BP網絡，RBF網絡更符合高壓開關柜放電現象的判斷，并能夠借助特征向量，完成特征分類，因此更具應用優(yōu)勢。

2.3背景局放測試

在進行局部放電的測試過程中，為了更好地進行局部放電的程度評定，需要對開關柜內的空間進行空氣和金屬的放電水平測定。在對空氣進行放電水平測定時可以在開關柜內放置懸空的金屬板，然后將局部放電測定探頭放置于金屬表面進行測定，實驗測定開關柜內的空氣有關的局部放電數值水平為39dB。在對金屬進行局部放電水平的測定過程中可以在固定的室內選定接地的金屬物質，然后直接將局部放電測定設備伸出的探頭放置在金屬物的表面進行實際的測定，結果表明開關室內的金屬局部放電水平數值為53dB。但是因為開關室內的不同點在局部放電水平上會有所不同，因此建議在不同的多處放置空氣以及金屬局部放電設備進行相關數據采集，然后對獲取到的數據進行平均處理得到最終的結果。經過實際的測量后發(fā)現，此處的開關室內部存在局部放電水平較高的狀況，以此初步的判斷放電的基本情況。

3高壓開關柜局部放電預控措施

1）定期開展開關柜暫態(tài)地電壓、超聲波局部放電信號檢測，結合紅外測溫、紫外成像和特高頻檢測，運用橫向、縱向比較法進行分析判斷，可有效檢測局部放電缺陷。2）對于存在暫態(tài)地電壓、超聲波局部放電信號的開關柜，可采用工頻交流耐壓試驗和開關柜暫態(tài)地電壓、超聲波局部放電信號檢測相結合的診斷方法，事實證明該方法簡單有效。3）應加強穿墻套管局部放電檢測，尤其是主變壓器穿墻套管，在開關柜局部放電檢測過程中容易被忽略。4）配電室內安裝有大量穿墻套管、穿芯套管，實際檢測中存在較多放電缺陷，很多為同廠家或同批次，當發(fā)現類似缺陷時應加強排查。5）能否準確掌握高壓開關柜設備結構原理，對檢測人員來說尤為關鍵，直接關系到檢測定位是否精確，檢測結論是否詳實準確，意見建議是否科學合理，故檢測人員應加強對一次設備結構原理的理論學習。6）應加強全過程技術監(jiān)督，以提升設備全過程管理水平。

結語

綜上所述，在線監(jiān)測技術對于高壓開關柜的狀態(tài)波動和狀態(tài)異常檢修工作而言具有舉足輕重的意義和價值。通過利用傳感器等信息采集設備完成對于開關柜局部放電問題的監(jiān)測，能夠更好地判斷一段時間內開關柜機組的運行穩(wěn)定性，并以此為根基制定出周密、詳盡的檢修計劃和檢修開展方案，保證檢修工作能夠在安全環(huán)境下運行。

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