35kV开关柜局放带电检测的应用分析

李新洁

摘 要：高压开关柜安全稳定运行对供电可靠性的保障有着极其重要的作用。采用局部放电带电检测的方法可对其内部的绝缘缺陷进行早期的发现和跟踪，并能完成缺陷类型的判别和放电源的定位。文章通过技术原理、方法介绍和案例分析，说明了现场作业中对异常信号的发现、典型图谱的识别以及缺陷部位的确定等具体步骤的实施以及开展此项工作的注意事项。

关键词：开关柜；局部放电；暂态地电压；超声波；特高频

前言

目前电力系统中高压开关柜多用于35kV、10kV系统，主要是面向用户单位和居民生活的重要电网电源，一旦出现故障，对系统稳定运行与可靠供电和社会稳定将造成很大影响。因此开关柜设备的安全可靠运行具有十分重要的意义。

1 开关柜设备局部放电缺陷概述

高压开关柜受设计、制造、安装和运行维护方面不同程度的影响，由于污秽、绝缘薄弱、固定元件松动、局部场强集中、受潮等原因常引发事故。主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，绝缘件闪络、击穿等。开关柜绝缘事故原因分析主要有以下方面：

（1）绝缘距离不足：爬距和空气间隙不足是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因。例如一些厂家的手车柜，为了缩短柜体尺寸，大幅度减小柜内带电部分的相间或对地距离，而保证绝缘强度的措施却不能达到要求。

（2）制造工艺不良、安装质量差：制造工艺及安装质量对开关柜整体绝缘水平有很大的影响。例如局部金属件的尖端处理不良，造成局部场强集中；柜内设备间距不符合设计要求，螺丝等紧固件松动等。

（3）运行环境条件的影响：开关柜运行的环境条件不理想是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。发生污闪的主要条件是：“污”和“湿”。对于室内开关柜设备，污的影响相对较小，但一些地区或一些变电站所处的地理位置特殊，空气湿度较高，如不采取及时有效的除湿手段，开关柜内绝缘件表面水汽凝结会导致爬电和闪络。

局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，这些微弱的放电产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化、缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。局部放电对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，但后期发展速度快，对运行中的高压电气设备是一种潜在威胁。

2 开关柜设备局部放电检测的方法及原理

停电例行试验项目对开关柜内部绝缘放电缺陷有一定的检测能力，可通过进行绝缘电阻、交流耐压等试验手段对开关柜内部绝缘性能进行检验。但由于设备运行周期长，停电困难等原因，对于在运行过程中逐步发展的和运行周期内积累爆发的绝缘缺陷和故障，停电例行试验是无法起到作用的。鉴于此，近几年，开关柜局部放电带电检测项目在系统中逐步开展，并对设备的运行起到了一定的作用。

2.1 高压开关柜设备局部放电带电检测的特点

2.1.1 具有早期预见性诊断作用

开关柜绝缘故障带电检测，能够在开关柜正常运行的条件下检测其绝缘状况，及时发现早期的绝缘缺陷，避免重大绝缘事故。

2.1.2 为针对性停电维护缺陷间隔提供支撑

借助开关柜绝缘故障带电检测，可以有的放矢地进行缺陷间隔的维护，避免盲目的停电维修，从而提高开关柜设备的状态检修质量。

2.1.3 现场实施方便，安全高效，可持续跟踪监测

对于开关柜内部存在的早期放电类绝缘缺陷可进行跟踪监测，观察缺陷的发展情况，可为合理安排消缺的生产准备和停电计划时间提供依据。确保电力用户用电的时效性，满足电力用户的供电需求。

2.1.4 具有绝缘故障带电检测的定位功能

能够弥补常规检测方法不能定位的不足，极大地方便故障点和干扰源的查找，避免反复的停电拆卸和检修，提高修试效率。

2.2 高压开关柜设备局部放电带电检测的方法及原理

2.2.1 暂态地电波检测（TEV）

局部放电时电流行波在不连续的金属断开或绝缘连接处产生的暂态地电压（Transient Earth Voltage），在金属柜体表面采集该信号输入到检测设备内部经处理后，可得到开关柜局部放电的放电强度、重复率等特征参数。

2.2.2 超声波检测（Ultrasonic）

使用开放式超声波传感器，通过检测放电所产生的超声波信号，将被接收的信号转换成可判别的信号，使用者通过分析耳机中传来的放电声音以及显示屏上声压的大小来判断设备是否存在放电现象。

2.2.3 特高频检测法（UHF）

通过UHF传感器对开关柜设备内部局放产生的超高频（0.3-3GHz）信号进行检测，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局放带电检测、定位、故障类型判断等优点。现场可利用开关柜上接缝或者其他非金属屏蔽部位实施。

考虑到放电类型能量的释放形式不同、各种检测方法的实用性与灵敏度也存在差异。因此，在对开关柜局部放电检测过程中，可将上述检测手段综合应用。

3 开关柜设备局部放电检测缺陷注意事项

（1）应积极开展运维一体化的推进实施工作，运维人员在日常巡视中可采用局放巡检装置对辖区设备进行带电检测巡检，以提高设备异常信号的检出率。

（2）应制定并严格执行每年阶段性的局部放电带电检测计划，

以确保设备的绝缘状态可控在控。历次检测数据应建档管理，开关柜设备内部结构图应保存完善，以便对异常数据分析定位时提供依据。

（3）现场检测时应注意排除外部放电源的干扰，避免内部缺陷放电源定位出现失误。对已检出的放电缺陷应正确判别缺陷性质，及时合理安排消缺计划，防止设备缺陷发展扩大导致的绝缘故障。

（4）开关柜设备交接试验的交流耐压试验项目实施时，可在运行电压下同步进行局部放电带电检测试验，以确保设备内部绝缘组件的健康水平。

4 结束语

随着国民经济的不断发展，负荷侧对于供电可靠性的要求不断提高，开关柜类设备作为供电电源侧的主要电气设备在电网中扮演着极为重要的角色，对于这类设备的安全运行也有着更高的要求。目前，对于各类设备带电检测已经有了较多的手段，而开关柜局部放电带电检测这一技术的推广实施，对保障系统的稳定可靠运行以及设备绝缘状态的评估起着越来越重要的作用。伴随着这项检测技術的发展和成熟，我们还须要对检测方法、缺陷判别、精确定位等方面做更多的探索和研究。

参考文献

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