開關柜局部放電綜合檢測方法的研究與應用

李振中

摘要：開關柜在不同的環境下運行，現場難免會存在各種各樣的干擾源。如果采用相同的檢測手段來檢測局部放電，很難對這些干擾進行有效甄別。因此，我們必須結合不同的檢測方式，對多種信號進行對比分析，將現場干擾一一排除，準確辨識隱患，提高開關柜的運行穩定性。

關鍵詞：開關柜;局部放電;綜合檢測方法;應用

引言：通過采用各種手段，通過結合不同的檢測方式，電氣設備改變了以往的檢測手段，這點主要體現在局部放電檢測方面。如此一來，可快速發現電氣設備存在哪些絕緣缺陷，而且還能將設備缺陷快速消除，以防造成更大的安全隱患。本文通過論述開關柜進行局部放電時，最常采用到超聲波檢測技術，強調了該技術的應用價值。

1. 局部放電檢測技術概述

1.1紫外線檢測技術

外絕緣一旦出現局部放電，由于放電點受到影響，導致附近氣體產生電離，氣體種類取決于放射光波的頻率大小，經過電離之后，氮離子可發射出光譜，并出現在紫外光波段。利用特殊儀器完成紫外信號的接收，對可見光圖像進行疊加處理，這樣就能確定出電暈的具體位置。通常，紫外檢測技術相當于一種帶電檢測技術，它主要起輔助作用，需配合其他檢測技術一同使用，將局部放電信號找出來，這樣才能對放電部位、程度加以確定。

1.2超聲波檢測技術

通過利用超聲波傳感器來完成超聲波信號的采集，確定出設備局部放電位于哪個位置，超聲波信號一般處于20-200kHz的頻率范圍。超聲波信號作為一種機械振動波，電氣不會對其造成干擾，采用時差法、幅值法可對信號源進行定位。

1.3暫態地電壓檢測技術

它的簡稱是TEV。通常，電氣設備如果正在實施局部放電，電磁波可從玻璃窗、開關柜縫隙中傳出來。設備表層金屬同樣可以傳出電磁波，此時地面將出現暫態電壓脈沖信號。該信號位于開關柜的金屬表層，可快速從開關柜門縫、孔洞中傳出來，從金屬殼體外表面流過，傳給大地。應用該技術時，必須將耦合式傳感器裝在開關柜的開口縫隙位置。同時與金屬外殼緊貼，以便檢測出暫態地電壓信號。此外，判斷表征布局放電時，需根據具體的測試讀數，根據電磁波的特性，對設備的放電源進行準確定位。

1.4特高頻檢測技術

這種技術也叫做超高頻檢測技術，主要利用的是特高頻傳感器，通過檢測電磁波所產生的特高頻分量，對放電點、放電類型進行深入研究。帶點檢測現場開關柜時，往往需運用該項技術[1]。定位放電源習慣選擇時差法，或采用幅值法。

1.5現有檢測方法存在的不足

實際現場中有可能存在多個局部放電信號，且存在有大量電暈等電磁干擾信號存在，此時利用特高頻檢測法就無法快速地對開關柜內的局部放電信號進行精確定位及局部放電類型的判斷。暫態地電壓法由于檢測位置通常限制于開關柜的觀察窗和孔洞縫隙等處，無法做到精確定位，這對于準確分析故障部位及指導檢修人員進行停電檢修具有一定的不足。利用超聲波檢測法一定程度上可以檢測出開關柜內較小范圍的局部放電信號的強弱，但由于超聲波信號作為一種機械波，受機械噪聲干擾較大，在較大范圍內單獨利用超聲波檢測法尋找局部放電信號源的準確度較低，因此超聲波檢測法通常需配合其他檢測方法一起進行綜合檢測分析。目前高壓開關柜帶電檢測使用的特高頻檢測法、暫態地電壓法和超聲波檢測法在一定環境下都能檢測出開關柜內的局部放電信號，并能進行適當的定位及分析。但當現場局部放電信號較多、干擾較大時，單獨利用任何一種檢測方法都無法做到準確、迅速地找到局部放電信號源并判斷出故障類型。

2. 開關柜局部放電綜合檢測方法應用實例

某變電站達到110kV時，可檢測開關柜的放電情況，利用便攜式超聲放電檢測儀。檢測過程中，必須將干擾因素排除，重復測量開關柜的兩面。通常，開關柜后面可放置檢測儀，同時檢測開關柜后柜門，圖1表示的是具體的測量結果。

由圖1可知，不考慮背景值的影響，測量值最大的是108、109號這兩個開關柜。與這兩個開關柜比較近的開關柜[2]，不管是背景值還是測量值，都出現顯著提高。可見，108、109號開關柜正處于局部放電中，必須對其進行檢測驗證。利用超聲波對局部放電進行檢測，具體結果如圖1所示。TEV局部放電檢測儀可檢測上面的10kV開關柜，在開關柜的外殼上放置TEV傳感器，對開關柜上、中、下幾個部分進行檢測，圖2為具體的測試幅值。

由圖2可知，108、109開關柜的測量幅值要比其他開關柜更高，離這兩面開關柜越近，測量幅值將隨之增大，這就能判斷出此時開關柜正進行局部放電。通過測量以上兩個開關柜，發現測量值最大的是上部，而108開關柜要比109開關柜更高。因此，108、109開關柜都出現了不同程度的放電現象。之后，關閉開關柜的電源，對其進行停電檢修，再開啟開關柜，得到以下放電圖，具體可參照圖3。由圖3可知，母線越靠近穿墻套管的話，二者的間隙越小，一旦設備長期處于運行狀態下，將降低其絕緣特性，同時產生局部放電[3]。

結論：

簡而言之，局部放電是導致絕緣缺陷的主要因素，同時也是開關柜出現絕緣劣化的重要表征。通過對局部放電信號進行帶電檢測，可找出開關柜存在的絕緣缺陷，防止出現意外停電的情況。及時地消除缺陷，電網才能保持安全、穩定的運行。目前，業界已采用各種方法來檢測高壓開關柜。某種程度上，有助于檢測開關柜內所發出的局部放電信號。但是，電磁、噪聲容易對高壓開關柜造成干擾。若只是采用帶電檢測法，很難判斷局部放電信號的準確位置。因此，我們必須采用先進的帶電檢測技術，分析高壓開關柜的帶電情況，保證檢測結果的準確無誤。

參考文獻：

[1]汪楨毅，柯明生，童志明.TEV和超聲波技術在開關柜局部放電檢測中的應用[J].中國電力教育，2018（3）：266-267.

[2]謝細華，鄢文清.多種方法聯合診斷開關柜局部放電缺陷[J].江西電力2017（1）：78-80.

[3]律方成，李海德，王子健，等.基于TEV與超聲波的開關柜局部放電檢測及定位研究[J].電測與儀表，2019（11）：73-78.