暂态地电压检测在开关柜局部放电缺陷诊断中的应用

王小朋王艳华杜岳凡魏彬殷震王博

（1.国网天津检修公司，天津 300000；2.国网天津城东供电公司，天津 300000）

暂态地电压检测在开关柜局部放电缺陷诊断中的应用

王小朋1王艳华2杜岳凡1魏彬1殷震1王博1

（1.国网天津检修公司，天津 300000；2.国网天津城东供电公司，天津 300000）

本文分析了l0～35kV金属封闭开关柜局部放电是导致绝缘损坏事故发生的主要原因，主要介绍引起开关柜局部放电的原因，应用暂态地电压检测仪对开关柜内局部放电进行诊断。使用结果证明：暂态地电压检测对开关柜局部放电缺陷的检测是有效的，能够保障高压开关柜的安全运行。

开关柜 暂态地电压 局部放电 缺陷诊断

长期以来，l0～35kV开关柜内电气没备在运行时，由于绝缘介质中气泡或杂质的存在将导致局部场强增大，发生局部放电，局部放电会导致绝缘的老化和击穿。据统计，在开关柜的事故中，由绝缘部分闪络造成的事故占绝缘事故总数的79%［1］。开展暂态地电压检测，不影响设备的正常运行便可以了解开关柜带电运行下局部放电的状态，从而预先发现开关柜内潜在的故障点，确保现场设备持续、安全、有效地运行，提高供电可靠性。

1 开关柜局部放电

高压系统组件结构一般比较复杂，采用的介质也多种多样，常用的有气体介质（如SF6）、固体介质（如聚烯烃、硅橡胶、环氧树脂等）。固体介质的工艺上是经过真空浇注成一体的，从理论上讲，真空浇注应该没有气泡，但实际上因为工艺原因，在浇注时不可避免地存在气泡和杂质。在运行中由于这些气泡的存在将导致局部场强增大、局部放电发生，这种放电不断蔓延和发展，会引起绝缘的损伤（碳化痕迹或穿孔），如任其发展，会导致绝缘丧失介电性能而造成事故。此外，一些金属颗粒、导体的毛刺，尖端以及各种机械械破坏也会导致局部放电的产生。

2 暂态地电压检测技术

2.1 检测原理

局部放电会产生各种物理、化学现象，因而可以有很多测量局部放电的方法。本文讨论的暂态地电压检测技术基于对局部放电产生的电磁波的检测。放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生一个暂态电压，这个电压脉冲称为暂态对地电压（Transient Each Voltage，TEV）。通过电容耦合式传感器就可以检测到放电信号。研究表明，局部放电产生的TEV信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的距离有直接关系，因此通过检测局部放电产生的TEV信号就可以对运行中开关柜内设备局部放电状况进行定量测试［2-3］。

2.2 检测方法与数据分析

在实际测试中，在正式测量之前，应先测量空间背景信号的大小，作为对数据分析判断的依据。通常是先测量空气以及高压室的前后金属门、金属窗等金属制品上的TEV信号大小，然后取其中间值作为背景信号的参考值。测试时，需要对开关柜的前、后部分分别进行测量，开关柜前一般选择上、中、下部测量，开关柜后选择上、下部测量，测量时应将TEV测试仪探测器垂直于被测带电开关柜金属外壳并紧密接触，仪器应与附近的金属制品离开适当的距离，并以TEV测试仪的稳定读数为准。对于测试结果的分析，通常有以下几种方法［4］。

2.2.1 数据经验判据

表1 4母线开关柜暂态地电压测试结果

根据大量的实验以及现场的测试经验，得出判断数据供检测人员使用。（1）当发现开关室内背景值与测试值都在20dB以下时，表示没有发现信号源，开关设备正常，按正常检测周期进行巡检；（2）如果开关室内背景值在20dB以下，而某几个开关柜的测试值大于背景值20～25dB，表明发现信号源，检测人员应使用定位技术来对放电位置进行定位，并采取一定的处理措施；（3）如果开关室内，测试值和背景值都在30dB以上，且并没有发现在某个开关柜上出现峰值，应使用定位技术来判断放电信号的来源，如检测结果发现放电信号是从开关柜上传来，而不是外界的干扰信号，那么需要对存在问题的开关柜采取一定的处理措施。

2.2.2 纵向分析法

对同一设备不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出设备的运行状况，周期性的对开关室内开关柜进行检测，并将每次检测的结果存档备份.以便分析不同时间内设备局部放电状态的变化，从而判断设备的运行状况。

2.2.3 横向分析法

对同一个开关室内同类设备的测试结果进行比较，当同类型的某一设备个体的测试结果比其它同类设备的测试果及现场背景值均大时，就可以认为此设备存在缺陷的可能性。

3 检测实例

天津市电力公司某220kV变电站35kV开关室共有两排开关柜，每排10面柜子，在对其进行暂态地电压检测时，背景测试值为12dB，开关柜的检测结果见表1。

通过对测试结果进行分析，发现4母线TEV信号整体偏大，而且信号呈现出由332向两边衰减的趋势，因此初步怀疑局部放电点可能位于332间隔附近。打开332后盖板采用红外成像及紫外成像进行检测，发现332间隔的母线对绝缘挡板发生了放电，与预判相符。后经停电处理后复测，4母线的TEV信号恢复到正常水平。

4 结语

基于暂态地电压的开关柜局部放电带电检测方法是对开关柜传统停电试验的有益补充。实测结果表明，该方法对开关柜局部放电缺陷的检测是有效的，是一种实用而又方便的检测技术。当然，由于该方法易受外界环境影响，对人员的要求较高，因此试验人员应不断总结经验，以提高分析判断测量数据的能力。

［1］陈刚.声电波检测仪在10kV开关柜局放检测中的应用［J］.电工技术，2010（7）：67-68.

［2］何肖军，徐志斌.高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究［J］.浙江电力，2012（5）：6-10.

［3］王培义，朱伯涛.开关柜局部放电超声波在线检测技术的应用［J］.河北电力技术，2010（6）：26-27.

［4］孔令明，等.开关柜局部放电带电检测定位技术的应用与研究［J］.山东电力技术，2010（6）：5-8.

王小朋（1982—），男，河北唐山人，硕士，电气工程师，研究方向：高压试验以及输变电设备带电检测。