高压开关柜局部放电检测技术研究顿德贤

高压开关柜局部放电检测技术研究顿德贤

顿德贤

（天津ABB开关有限公司）

摘要：在如今的日常生活之中，随着人们生活水平的不断提高，人类活动所需要的用电负荷越来越大，在电力给我们生活带来更多便利的同时，对我国的电力电网也提出了更高的要求，这就要求我国的电力部门要更新电力设备，加强电力电网建设。在电力电网设备中，高压开关柜发挥着十分重要的作用，但是高压开关柜如果发生故障，就会严重影响电力输送，甚至导致局域断电。因此，进行高压开关柜局部放电故障检测，能够及时了解其内部的健康情况，预先发现高压开关柜故障，提前消除缺陷，保证高压开关柜的正常运行。

关键词：高压开关柜；局部放电；检测技术

高压开关柜是电力系统中不容忽视的一个部分，它如果出现了内部绝缘部分的缺陷、绝缘部分劣化或者是接触不良等问题，就会对电力系统的安全运行造成威胁。根据全国2005-2010年开关柜出现事故的统计，由于绝缘以及载流两个方面引起的故障占比40%，其中绝缘部分闪络造成的事故占比79%；故障潜伏期也可能会出现偶然的放电现象，此时，通过放电监测能够准确地检测出相关信息。

1.局部放电现象以及其危害

1.1局部放电现象

局部放电现象是指在足够强的电场作用下，电力设备绝缘介质局部范围内出现的放电现象。该现象会导致导体间的绝缘局部短接，造成各种破坏。根据目前的研究结果，局部放电可能在液体绝缘气泡、固体绝缘空穴、导体或半导体的边缘处发生，大多集中于气隙部位。

1.2局部放电现象的危害

局部放电的危害主要包括两个方面，一是造成系统设备绝缘性下降、加快老化速度，二是造成电能的浪费。由于高压开关柜电压较高，超过空气等介质的击穿场强，会对系统中各类构件的绝缘外皮造成不利影响，在强大电压作用下，电流的破坏力十分突出，绝缘皮的老化速度会在局部放电的影响下加快，二者呈现显著的正相关。电能的浪费方面，频繁的局部放电会造成系统电能损耗的加剧，研究人员曾对广州某地11座大型商民两用建筑进行过调查，结果表明严重的局部放电会导致电能损耗增加8％-15％。因此，在电力系统的工作中应重视局部放电问题，由于局部放电带有隐蔽性，分析其检测技术十分重要。

2.局部放电检测技术分析

在局部放电检测中，需要采用的检测技术较多，所以运维检修人员必须在检测过程中紧密结合实际，切实加强对其技术的应用，才能更好地促进变电设备安全高效运行。

2.1利用TEV技术进行检测

高压开关柜在发生局部放电情况时会产生电磁波，这种现象主要体现在内部放电的情况下。电磁波在内部传播过程中，一般检测技术下，检测信号会遭到屏蔽，很难对局部放电现象进行准确检测。大量研究发现，如果能够将信号屏蔽层的位置进行转移或者对电磁波进行干扰，就能够降低电磁波对检测信号的屏蔽作用。例如，将电磁波的位置转移到绝缘部分、垫圈连接处或电缆绝缘终端等。另外，如果能够加大电压和电流，提高电磁信号的频率，就有可能使检测信号接收电磁波获得检测数据。TEV局部放电检测技术正是利用这一原理，在应用时将绝缘部分、垫圈连接处或电缆绝缘终端等部位作为检测信号传播的介质，然后对泄露的电磁波进行感应，检测出内部局部放电的实际情况。

2.2利用超声波技术进行检测

超声波是一种人类所无法感知到的，到达一定频率范围内的声波，但是一旦高压开关柜发生了局部放电的情况，其局部放电是一种能量的快速迁移和释放的过程，局部放电会给周围的环境造成十分严重的干扰，导致周边磁场的应力和粒子力发生偏移，进而引发较为强烈的震荡，这种震荡将会形成相应的超声波，在这种情况下，就可以采用超声波的检测仪器，对这些超声波进行收集以及记录，尽管如此，在实际的检测过程中，这种超声波的发出，容易受到其他因素的影响，单次的检测结果可能会发生较为严重的误差，因此在进行超声波技术进行检测时，要多次收集和记录相应的超声波数据，对于不同的超声波要进行波长和信号团的差别记录，利用统计学的相应原理，采用球面波声能量公式进行相应的计算，充分排除相关的影响因素，同时试验人员要充分结合局部放电所能够释放出的能量与超声波所形成的声能量进行对比，由此就可以通过量化超声波声能量的方式来检测出局部放电所产生出的能量大小。

2.3其他检测方法

局部放电现象的检测方法还包括热成像法、声波检测法等，声波检测法是利用声波在介质中传播速度的差异判断局部放电问题的方法，热成像法是利用局部放电产生的异常热量进行检测的方法，这两种方法受限于技术水平和实际条件，应用的范围依然不够广。如热成像法，在设备的总体工作中，局部放电虽然会导致系统的热量小幅上升，但需要高精度的设备才能捕捉这种温度变化，因此检测存在难度，而声波检测法对设备的要求很高，也容易受到周边环境的影响，降低检测的精度。

3.采集数据以及分析

无论是采用上述哪一种检测技术，都会由于外界的影响因素，导致单次检测结果出现误差，或者可能出现误判，但是局部放电的检测必须要严谨，因此要充分利用统计学的相关理论，充分分析和讨论检测数据，最终得到一个相对准确的数据结果。如果经过多次的检测结果和统计分析表明，其局部放电处于一种活跃的状态，则可以认定高压开关柜此时出现了局部放电的故障，但是如果出现了多次检测之中，部分情况之下存在着放电活跃状态，而部分情况下没有存在放电活跃状态，则需要进行具体的讨论分析，不能简单的根据次数多少进行相关结果的评判，进行高压开关柜的局部放电检测是一项具有高端专业性的检测技术，需要全程按照相关规定标准以及技术要求进行，不能单纯凭借经验等主观认知就下结论，否则可能导致经济和电力安全上的损失。

4.切实加强故障的判断

首先是初步判断，在初步判断过程中，应详细全面的统计和掌握设备存在的故障现象，并对设备年度故障率进行分析。其次应是加强统计分析工作，再对某一面的开关柜局部放电的情况进行普测处理，通过试验取出最大的值和最小值，再对二者进行比较。运维人员通过试验对试验数据的分析和比较会得到以下几个方面的结果：当后者大于前者时，主要是由于开关柜的负荷减少，其信号干扰情况出现好转，所以其温湿度就会好转。如后者小于前者时，那试验结果恰恰与其相反，但是如果二者相等时，那就说明其外来因素干扰和负荷以及温湿度均相同，所以开关柜处于平稳的运行状态。在根据判定值确定的基础上，应通过开关柜常年的运行数据情况为依据，为确定前者和后者判断提供基础，但是若开关柜周边的环境可能会对局部放电试验结果产生影响，所以，在确定判断值的时候，需要考虑到的试验误差。然后确定其判断的实际依据，通过长时间的比较，建立相应的设备数据库，以得出一个具有指导意义的试验数值。因此在实际变电设备检修工作中，基于TEV和超声波技术的高压开关柜局部放电检测己在供电企业得到广泛有效应用，相比其它的检测试验技术，具有测试效果更好、效率更高等优点。通过此技术的应用可以提供最可靠的数据支持来实现变电设备状态检修，对于今后的变电设备状态评级提供可靠的依据。

结语

在实际应用中，基于TEV和超声波技术的高压开关柜局部放电检测已经得到有效应用，相比其它的测试技术，它具有测试效果更好、效率更高等优点。通过此技术的应用可以提供最可靠的数据支持来实现状态检修，对于今后的状态评级以及状态检修都有帮助。

参考文献

[1]王流火.开关柜局部放电检测技术的应用研究[J].高压电器.2014.

[2]吕振国.高压开关柜局部放电检测技术分析[J].能源电力.2016.