开关柜局部放电检测技术的应用分析

杨俨琨 成都外国语学校

10k V、35k V 金属封闭开关成套设备，已广泛用于电力系统的各个变电站。电气设备在长期运行中必然存在由于电、热、化学因素导致的异常状况下形成的绝缘劣化，电气绝缘强度降低，甚至发生故障。数据统计显示，在全国电力系统中，由于开关柜事故载流和绝缘引起的故障，占全部故障的40%以上，由于绝缘闪络引起的事故，占全部故障的79.0%。

局部放电时，会产生电磁波，还可能有发光发热的现象，甚至是发出声音，利用这些现象可以对放电的位置进行确定。主要的定位方法一共有两种，一种是超声波法，另外一种是电气定位法，其中的电气定位法利用了电磁波的传递特性进行定位的，由于变电站的地理位置比较的复杂，单纯的检测方法会产生误差，应用起来也不方便，因此还需要其他的检测技术，这样可以解决开关柜中出现的故障难题。

1 检测技术的原理分析

1.1 地电波

在开关柜出现局部放电问题时，放电电量会在放电点相邻接地金属位置聚集，并形成电流脉冲，向其他的方向传播，一般情况下，高频局部电流只会在存在于导体表面，在内部放电方面，放电电量会聚集于内表面上，如果屏蔽层连续时，难以检测到具体的放电信号。但是，一般屏蔽层都设置在绝缘位置、电缆绝缘终端、垫圈连接位置，如果出现故障，由于放电引发的电磁波就会传输至开关柜之外，并产生暂态电压。若高压电气对地绝缘出现局部放电问题，那么高压导电系统与金属壳之间，就有电容性放电电量，但是该种放电电量非常小，时间也很短。当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。电流大小与这些电磁波产生的电压有关。电压等于电流与路径阻抗的乘积，用电容性探测器就可检测到放电脉冲。

1.2 超高频

高压电气设备在运行中由于绝缘介质中气泡或杂质的存在，将导致局部场强增大、局部放电发生。超高频主要针对变压器内部局部放电出现的超高频电磁波信号进行的检测和定位，每一次的局部放电，都会存在正负电荷的中和问题，并产生陡电流脉冲，并辐射出电磁波。在放电间隙绝缘强度较高或者放电间隙较小的情况下，电流脉冲陡度较大，高频电磁波辐射能力较强，其中，超高频分量十分丰富。采用超高频法来检测局部放电，解决了传统测量方式频带窄、频率低、容易受干扰、信噪比低的问题，可以有效提高监测质量。

1.3 超声波

超声波的频率为20～100kHz，波长为0.3～1.6cm，借助于技术的支持，可以将超声波转换为人耳可以听到的声波，在设备内部存在电击穿、局部放电、应力过大、颗粒运动的问题时，将会出现振动问题。运动粒子会不断对外壳产生碰撞，气体液力会促使气体传递至外壳之中，激发出超声波，利用此来检测放电故障问题。超声方法对电晕、电弧、颗粒、爬电内部放电的检测是非常有效的，但是不适宜应用在定量分析中，一般是通过不同类别的放电法来建立声音库，通过对比来判断放电类型与放电大小，如果要进行深层次分析，可以利用频谱分析法来进行。不同典型缺陷的放电脉冲相位分布图各有其特征。放电能量不同，同一典型缺陷放电脉冲相位分布图也不尽相同。

2 检测技术的具体应用

2.1 检测母线倒角是否规范

在对开关柜进行检测之前，应该对开关柜外面的空气电波环境进行检测，如果室内的电波水平在15DB左右，而母线处的放电幅值远远的高于电波水平，就可以怀疑母线存在放电现象。在进行超声检测的时候，如果开关柜的上部也产生了相应的信号，即便是很微弱的，也可以判断柜内的母线也存在放电的现象。

应用超高频检测仪可以很快的检测到隐患发生的范围，进而确定放电的类型。应用这一仪器时，必须对开关柜的内部进行逐一的排检，开关柜的存在形式主要为金属铠装，对电缆的检测可以通过观察窗进行。

2.2 检测母线连接状态

对连接状态进行检测时，可以通过噪音的大小进行对比，根据检测的经验可以得知，变电站空气噪音是不会超过十五分贝的，在检测的时候仍是对室内和室外同时进行检查，然后利用超高频探测仪就能够确定故障发生的位置。

2.3 故障判断分析

利用检测的数据进行分析，在进行初次判断时，可以对故障产生的现象进行全方位的统计，然后对设备的故障率加以分析。当开关柜的负荷减少时，信号受到干扰的情况会显著的减小，开关柜内外湿度和温度也会逐步的恢复正常。如果干扰和负荷的状态持平的时候，开关柜的运行状态也会更加的稳定。建立相关的数据库，所有的故障现象都可以被记录下来。

3 结束语

目前，开关柜局部放电检测技术的类型是多种多样的，任何一种检测手段都有其优势与不足，在具体的应用过程中，需要根据设备的运行状态、故障常见模式与检查技术原理来合理应用，实现经验与技术之间的完美结合。

[1]采用暂态对地电压法综合检测开关柜局部放电[J].任明,彭华东,陈晓清,董明.高电压技术. 2010(10)

[2]声电波检测仪在10kV开关柜局放检测中的应用[J]. 陈刚.电工技术. 2010(07)

[3]对电力电容器局部放电的理解与对策[J].夏建中,李洪臣.电力电容器与无功补偿. 2009(02)

[4]高压开关柜局部放电UHF在线监测系统的研究[J].刘云鹏,王会斌,王娟,律方成.高压电器. 2009(01)