35 kV高壓開關柜的局部放電檢測技術要點

馮 躍

（云南電網有限責任公司文山供電局，云南文山 663099）

引言

35 kV高壓開關柜位于變壓器的低壓側，連接變壓器和負載用戶，可以控制和保護電氣設備。但是，由于目前的設計和控制問題，35 kV高壓開關柜仍然存在絕緣等級不足的問題，某些設備的保護等級不能滿足用戶的要求[1]。35 kV高壓開關柜的帶電檢測可以有效檢測設備的局部放電，為電力系統的安全運行做出貢獻。因此，必須認真研究用于檢測35 kV高壓開關柜的局部放電的技術，以便有效地促進35 kV高壓開關柜的穩定運行。

1 局部放電檢測原理

35 kV高壓開關柜通常應用交流金屬封閉開關確保安全運行。在實際操作中，35 kV高壓開關柜中仍會發生局部放電，這通常是由于絕緣結構損壞引起的。如果連續放電問題無法解決，將導致內部主絕緣擊穿，破壞平穩的電力傳輸。35 kV高壓開關柜的局部放電可分為表面放電和內部放電。表面放電具有光、熱和聲音等現象，而內部放電具有光、熱、化學氣體、電磁波等現象。因此，可以針對35 kV高壓開關柜局部放電時的現場現象進行檢測。

2 局部放電檢測技術

2.1 超聲波檢測方法

35 kV高壓開關柜的局部放電是指不斷釋放電荷導致放電的過程。局部機械應力，電場應力和粒子力不平衡，從而引起振動和變化。機械應力和粒子力的波動將導致介質振動，從而產生聲音信號[2]。超聲檢測方法使用檢測器來獲得局部超聲信號，以檢測35 kV高壓開關柜的局部放電。這種檢測技術的特點是傳感器和電路不連接，也不會受到電磁干擾。但是，超聲波檢測技術的實際應用將取決于外圍設備的振動和外部噪聲。

2.2 暫態地電壓方法

當35 kV高壓開關柜的內部組件與地面隔離時，如果發生局部放電，則會產生接暫態地電壓信號。相應的放電能量將通過電磁波傳輸到開關柜的金屬外殼，并且開關柜將接地。可以通過開關柜表面上的電磁波檢測高頻電流，并且可以檢測相應的幅值和脈沖數據。

2.3 特高壓檢測方法

特高壓檢測方法使用特高壓傳感器設備檢測由局部放電產生的特高壓電磁波信號，并獲取諸如局部信號的幅值和相位之類的信息[3]。35 kV高壓開關柜是封閉的金屬設備。特高壓信號只能通過機柜中的檢測孔或狹縫傳輸。特高壓信號只能通過將外部傳感器放在機殼孔隙口中來檢測。與超聲檢測相比，特高壓檢測方法具有更好的抗干擾能力。可以根據波形的特性來確定缺陷的類型，并且可以通過測量電磁波的時間差來精確地確定放電的位置。它可以有效消除35 kV高壓開關柜及其周圍區域的局部放電，并區分放電類型。

2.4 其他檢測方法

除以上方法外，還有聲波檢測方法，熱成像方法等[4]。當在35 kV高壓開關柜中檢測局部放電時，僅使用一種檢測方法，會導致不能以全面的方式接收局部放電信號。暫態地電壓檢測方法在檢測絕緣氣隙放電和尖端放電方面更為有效，但對沿面放電檢測的影響很小。特高壓檢測方法將受到金屬屏蔽影響。因此，要根據情況綜合應用檢測方法。

3 檢測系統

（1）示波器TDS3034C：具有4通道測量功能，并可以提供300 MHz帶寬，采樣速率為每秒2.5×106點。通道輸入阻抗有兩個檔位：分別為50Ω和100 Ω可選擇，檢測要求連接探頭和示波器的同軸電纜的長度和特性阻抗相同，并且每個通道的水平和垂直坐標必須相同。

（2）便攜式開關柜UTP1的局部放電檢測器：由英國AE公司生產，該設備使用非接觸式檢測方法，具有超聲波檢測和暫態地電波檢測兩種模式。超聲波傳感器使用內置非接觸傳感器，該傳感器在檢測儀上以分貝（dB）顯示，并具有聲音輸出功能。可以使用示波器分析時域信號特征，也可以使用頻譜分析儀分析頻域信號特征。

（3）超高頻傳感器M600：采用電容耦合原理來接收超高頻電磁波信號，具有兩個輸出端口，即RO輸出端口和HO輸出端口。經過一系列檢波處理后的信號由RO端輸出，信號處于毫秒級，可檢測放電類型；HO端口輸出原始的PD局部放電信號，屬于納秒級可檢測原始放電波形或使用時差法進行定位。

4 案例分析

以某220 V變電站為例，檢測局部放電。首先，確定檢測的位置。在實踐中，應優先考慮檢測容易放電的地方，例如35 kV高壓開關柜的母線連接處，開關和側面板支撐的絕緣部件等。如果檢測設備的狀況相對良好，則可以在開關柜中的母線跳線上檢測到放電。檢測過程采用超聲波檢測法、暫態地電壓檢測法、特高頻檢測法等技術。最后，需要分析最終檢測數據。在220 kV變電站中，高壓開關柜的電壓為35 kV，開關柜前置中置放大器的增益為23 dB，外部開關柜的增益小于20 dB，這意味著35 kV高壓開關柜沒有放電。此外，35 kV高壓開關柜高度依賴于外部環境，不是封閉的，最終的放電檢測結果高于正常水平。如果在變電站中檢測到少量放電，則應加強對35 kV高壓開關柜的控制。一旦超過安全范圍，應及時有效地處理以確保安全運行。通過檢測35 kV高壓開關柜的局部放電，可以有效減少電力損耗，保證變電站的正常運行。

5 結束語

35 kV高壓開關柜改進檢測技術，需要增進對專業檢測技術的理解和吸收。電力企業應進行定期培訓，以增強技術人員的理論知識和實踐經驗，確保檢測結果的有效性。同時，有必要及時更新檢測設備的綜合水平，建立科學的檢測和維護程序，可以有效地進行局部放電檢測工作，減少局部放電引起事故的可能性，提高檢測效率以及檢測技術的應用水平。