高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测相关思考鲍勇

高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测相关思考鲍勇

刘波陈亚林鲍勇保承家张荣王宗琳

（国网甘肃省电力公司检修公司730070）

摘要：在高压开关柜内部电气设备运行过程中，常会出现局部放电问题，经调查发现，导致设备局部放电的主要原因为绝缘间隙不足、绝缘劣化或存在缺陷等。为保证电气设备与电气系统安全稳定运行，需对高压开关柜内部电气设备局部放电特性进行检测并采取具体解决措施。本文联系实际，就高压开关柜内部电气设备局部放电特性检测问题进行分析探究，以供参考。

关键词：高压开关柜；电气设备；局部放电；检测方法

高压开关柜是面向配电网或用户供电的直接设备，广泛应用于各个变电站。高压开关柜实际运行状态直接决定系统供电的安全性与可靠性，在供电系统中占据重要地位【1】。下文联系实际，基于局部放电检测方法的特征与原理，对局部放电判定方法与定位方法做了重点探究，以供参考。

1高压开关柜内部结构与组成

高压开关柜组成有：互感器、负荷开关、熔断器、接地开关、隔离开关、避雷器、接触器以及控制、测量、保护装置与辅助设备。让上述装置与设备处于全封闭或半封闭式金属柜体内、使其完成电能接受与分配工作【2】。与传统的装置设备相比，当前应用于电力系统中的高压开关柜具有体积小、结构紧凑、占地小、检修维护方便等优点，因而有利于减少安装量、缩短施工工期、及时进行检修维护工作。结合现场检测开关柜的型号、针对户内开关柜进行分析，得出高压开关柜内部结构组成为：电流互感器、电缆、断路器、下隔离开关、上隔离开关、接地开关、母线室（如下图所示）

高压开关柜内部结构图

2高压开关柜内部电气设备局部放电特性检测原理

实践表明，高压开关柜价内部电气设备在经过长期运行且在相关化学反应的作用下，会出现绝缘劣化问题，绝缘强度降低，严重时引发电气故障【3】。鉴于此，需要加强对开关柜的带电检测，通过检测及时发现潜伏性带电故障，并采取相应措施促进隐患解决，确保电气设备安全稳定运行。

当前，在高压开关柜局部放电检测中，常见的检测方法有：红外热成像检测发、特高频检测法、超声波检测法、暂态对地电压检测法等。这些检测方法已经在现实中得到了具体应用，并形成了具有较高参考价值的案例。分析具体案例可发现，上述几种检测方法有各自的优缺点与适用范围，在检测过程中也会受一些外在因素限制，如在实际检测过程中，检测环境往往会对检测过程以及检测结果产生影响，因此为保证检测结果的真实性、准确性，还需视具体环境情况而定。此外，若单一单用某种检测方法往往不能形成正确且全面的检测结果，因此在具体检测过程中通常采用几种检测方法相结合的方式进行，以便检测结果能真实、全面、客观反映出高压开关柜实际运行状态。其次，缺陷类型不同、反映的特征不同，为保证检测结果科学准确，在检测过程中需结合具体的放电图谱特征，选择相应的检测方法准确判断出放电类型，为故障的解决提供重要参考【4】。具体分析如下。

2.1暂态地电压检测原理

所谓的暂态地电压检测原理指的是电磁波在开关柜外表面感应出高频电流，利用电容耦合测出局部放电的幅值以及脉冲【5】。其主要特征为：局放源发出的高频信号3~60MHz，电磁波沿开关柜表面传播，不同制造厂家同类型的开关柜会有相同的衰减路径。受开关柜结构的封闭性影响，局部放电在各开关柜以及柜内的传播规律具有不确定行，也无法实际掌握，因此在设备运行现场往往无法依据暂态地电压检测结果准确判断出放电信号的具体来源。

2.2特高频检测原理

在具体检测过程中，特高频检测原理是指：若高压开关柜在运行过程中出现局部放电情况，便会伴随产生特高频电磁波信号（300MHz~3GHz），针对这一特高频电磁波信号，利用特高频传感器进行检测，便可获得局部放电信号的相位、幅值等相关信息。而由于特高频信号的传播路径只能为观察孔或柜子缝隙，因此在检测时也只能通过非接触外置式传感器在柜体孔隙处进行检测。与其他检测方法相比，该检测方法有着较强的抗干扰能力，也可实现对放电部位的精准定位，并能通过波形特征实现对缺陷类型的有效识别，具有相对显著的应用优势，在现实中应用的相对广泛。

2.3超声波检测原理

利用超声波检测技术进行开关柜内部放电信号的检测工作时，主要是利用超声传感器实现对超声波信号的精准接受，并根据超声波信号分析获得相关放电信息。超声波检测方法同样具有较强的抗干扰性，不易受电磁激信号的影响，但缺点是超声波检测方法的抗干扰激能力对于设备运行环境中存在的机械振动、噪声等影响因素无法有效排除，导致检测结果的真实性与准确性也受到一定程度的影响。其次，超声波检测技术的应用有一定的条件限制，在设备表面放电幅值与频带幅值在一定范围内，方可使用该技术进行设备的内放检测。

3高压开关柜局部放电判定方法

经调查发现，高压开关柜内部电气设备在长期运行过程中会产生光、声、热、电等物理现象，并时有故障发生。因而对以上物理现象、物理量进行分析检测，从中提取出特征量，并结合相关信息、特征对开关柜内部局部放电情况以及绝缘状态进行评估，判定，以获得准确数据。为实现对高压开关柜内部局部放电现象的有效判定估，为保证判定结果的全面性与准确性，在判定过程中需合理应用曲线分析法、比较法等进行分析判断。具体分析如下。

3.1曲线分析法

如果现场干扰因素对系统中所有装置、设备产生了一致的作用，那么就可迅速测试开关室内所有开关柜，准确记录测试结果并绘制出数据曲线，根据数据曲线形态特征分析设备实际运行状态。如，若曲线存在凸点，可判定开关柜潜存安全隐患；若曲线平缓，则不存在明显放电现象，设备运行状态安全稳定。

3.2比较法

比较法主要分为两种，横向比较与纵向比较。两种比较法有不同的适用条件，其中横向比较法是针对同一个开关室同一电压等级所有开关的同一次测试结果进行比较，若某一或某几个开关柜测试结果大于现场背景值或其他开关柜测试结果，则可判定该开关柜存在运行隐患。而纵向激比较法是对不同时间的测试结果进行比较，根据比较结果判断出开关柜局部放电的趋势，掌握设备实际运行状况。

而关于开关柜内部局部放电定位问题，当前适用于高压开关柜内部局部放电定位的方法较多，声电联合法、幅值法、时差法、平分面法等都可应用于局部放电定位中，上述方法具有较高的适应性与定位精准度。如，在具体检测定位过程中，通过多个UHF传感器、AE传感器、TEV传感器，根据幅值以及时间差可实现对局放源位置的精准定位，不仅定位时间短，精准度也极高。

结语

综上所述，高压开关柜实际运行状态直接决定系统供电的安全性与可靠性，在供电系统中占据重要地位。为确保高压开关柜安全稳定的运行状态，需根据开关柜内部结构特点，选择科学合理的检测方法加强对开关柜的内部放电检测，通过检测及时发现潜伏性带电故障，并采取相应措施促进隐患解决，确保电气设备安全稳定运行。

参考文献：

[1]李永祥，亢银柱，王天正，杨罡，郭力强，高佳琦.高压开关柜内部电气设备局部放电特性的检测与分析[J].高压电器，2018，54（01）：97-103+109.

[2]程曦.基于TEV和超声波法的高压开关柜局部放电综合检测方法及诊断技术[D].华北电力大学，2017.

[3]杨开旭.开关柜局放的超声波及TEV检测技术分析与现场应用[D].辽宁工程技术大学，2017.

[4]于勇.基于局部放电监测的高压开关柜状态检修的应用与研究[D].华北电力大学，2013.

[5]王娟.基于UHF的高压开关柜局部放电在线监测的研究[D].华北电力大学（河北），2007.