高压开关柜局部放电检测技术研究

高压开关柜局部放电检测技术研究

李萌

广东电网有限责任公司湛江供电局广东湛江524000

【摘 要】开关柜在工厂配电网络中广泛应用，其安全运行对供电可靠性起举足轻重的作用。本文主要介绍了超声波和特高频局部放电检测技术的基本原理，对这两种开关柜局部放电检测技术的应用效应进行了实践的分析，并采取相应措施进行处理，以确保电网运行的安全与稳定。

【关键词】开关柜；局部放电；检测；处理

引言

在开关柜应用的过程中，开关柜内的电气设备通常会因光、热等因素，产生化学反应，致使电气设备在运行时出现故障。这就需要对开关柜局部放电情况进行检测，保障电力系统的安全稳定运行。目前局部放电检测技术的电检测法包括脉冲电流法、超高频法、特高频法等。然而，特高频法和超声波法是公认的、最适合现场使用的局部放电检测技术，其有效性得到绝大多数人的一致认同，并被广泛应用于高压电力设备的局部放电在线监测或巡检工作中。本文对局部放电的电检测方法进行了介绍和分析比较，对开关柜局部放电检测方法的发展进行了展望。

1局部放电检测概述

开关柜局部放电检测方法主要有超声波法、特高频法以及暂态对地电压法等，特高频是通过特高频传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。

超声波是一种机械振动波。当发生局部放电时，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。

2超声波法和特高频法局部放电检测技术

对湛江110kV沙郭变电站10kV开关柜进行局放测试，发现10kVF18开关柜后面板左下部有异常超声波信号，信号峰值16.2mV，试验结果显示“10kV开关柜存在放电”，需要确定放电点位置。

进行停电检查发现后柜出线电缆连接处制作不良，A相电缆几乎接触B相导电部位，A相电缆外绝缘有明显放电烧蚀痕迹，中心处局部凹陷，周围有白色颗粒物。将电缆终端连接处解开，将三相电缆终端合理布置并重新定位，采用绝缘材料对电缆进行缠绕处理，送电后局放测试结果正常，该放电缺陷得以消除。

2.1超声波检测情况

使用超声波巡检测试仪对湛江220kV坡头变电站高压室所有10kV开关柜进行超声波局放例行检测。测试过程中发现10kVF01开关柜后面板左下部有异常超声波信号，信号峰值42dB，使用内置式通道进行详细分析，如图1所示。

开关柜后面板超声波信号的特征数据如图2所示，可以看出特征数据频率成分2分量(100Hz)为3.4mV，可以判断该处的异常的超声波信号的频率成分与工频有很好的相关性，该异常超声波信号由局部放电产生。

开关柜后面板超声波PRPD图谱如图3所示，可以看出该超声波信号在第一、三象限明显集中，单一周期出现两簇对称信号，单一点集中性放电可能性较大。

2.2特高频检测情况

使用特高频巡检装置，对高压室进行特高频信号测试。采集了高压室内特高频50-1000MHz频段背景信号作为比对基准，然后依次在各开关柜后柜处检测50-1000MHz频段信号强度进行比对，频域图谱如图5所示，可见在150-300MHz频段区间，开关柜后面板处频域测试曲线(蓝色线)相对临近开关柜及背景信号有一定程度增大，但不是很明显。电晕和表面放电引起的局放信号频带一般集中在250MHz以下，结合超声局放测试结果来看，该处放电类型符合电晕和表面放电特征。

(红-高压室背景，黄-920开关柜后柜，绿-916开关柜后柜，蓝-914开关柜后柜，黑-912开关柜后柜)

综上，开关柜存在放电，根据超声测试结果放电点应在开关柜后柜下部位置，因视线遮挡通过观察窗无法看到放电点。

3解体检查及处理

按计划对220kV坡头变电站10kVⅡ段母线间隔开展例行试验，并对带电测试中存在明显异常的开关间隔进行专项排查。开关柜停电检修，开启后柜照片如图6所示，电缆表面因长期放电灼烧而产生残缺凹陷(红色圆圈处)，金属带电体表面放电处颜色变黑，放电原因是由于A相电缆与B相带电体距离过近，在线间电压长期作用下，电缆护套遭到破坏而产生了放电，缺陷类型符合带电检测的放电特征。

将电缆终端连接处解开，将三相电缆终端合理布置并重新定位，采用绝缘材料对电缆进行缠绕处理，送电后局放测试结果正常，该放电缺陷得以消除。

4结束语

综上所述，开关柜在配电网中使用范围广且数量较大，因开关柜自身引起的故障也很多。通过开关柜局部放电检测手段可以实现开关柜故障早发现、早处理，防止恶性事故发生，同时保证供电安全可靠性对整个工厂的安全高效生产和效益增长都有着十分重要的意义。在本案例中，检测发现有强烈的放电信号，经现场对设备更换等证实，检测结果与实际情况相符，避免了事故的发生，最后通过停电检修处理消除了该放电点的隐患。验证表明，检测方法具有良好的效果，实用性强，值得推广运用。由于放电类型、能量的释放形式不同的检测方法的实用性与灵敏度也存在差异，所以在实际的开关柜放电带电检测工作中，可以综合应用多种检测技术，采用超声波、特高频、地电波等多种手段进行联合测试分析判断，进而做出有效的处理措施，保障电力系统的安全稳定。

参考文献

[1]杨超,张霖.开关柜局部放电带电检测技术的运用[J].电气开关.2012.

[2]韩金尅.开关柜绝缘局部放电的原因及处理措施[J].电工技术.2015.

[3]李鹏,姚松涛,葛华.高压开关柜局部放电检测分析[J].城市建设理论研究:电子版.2015.