10千伏配网开关柜局部放电带电检测应用

10千伏配网开关柜局部放电带电检测应用

于艳艳王秀荣

于艳艳王秀荣

（国网山东无棣县供电公司山东省251900）

摘要：随着我国南方电网规模的不断扩大，电网设备数量急剧增加，10千伏配电网得到了迅速的发展。本文介绍10千伏配网开关柜局部放电产生的原理及危害，然后介绍目前高压开关柜局部放电检测的方法及相关规范，以及特殊环境下10千伏配网开关柜局部放电检测的应用情况。

关键词：配网开关柜；局部放电；带点检测

110千伏配网高压开关柜局部放电产生的原理、危害以及防范分析

1.1局部放电产生的原理分析

局部放电注意发生在高压开关柜中的绝缘设备中。由于设备中每一处的电场的强度不相等，当某处的局部电场强度大于该处设备的击穿场强时，该处就会发生局部放电的情况。不过，只要设备的绝缘部分并未被电场场强完全击穿时，就都称之为局部放电。

在10千伏配网开关柜的设备中容易出现局部放电故障的地方主要是导体、设备外壳内的毛刺、绝缘设备的老化及设计缺陷、绝缘体表面的污垢、高压母线与设备触头之间接触不良、开关元件设计缺陷等。

1.2局部放电产生的危害

虽然局部放电的放电能量普遍较小，一般来说，局部放电对电气设备的绝缘系统在短时间内不会产生太大的影响。但是，如果高压开关柜在长时间内不间断的发生着局部放电的情况，将会对高压开关柜产生致命的危害。主要危害是：

（1）局部放电点处的绝缘系统在长期放电的情况下，被局部击穿，然后放电点不断扩大，使绝缘系统全部被击穿。

（2）局部放电点长期由于放电产生臭氧、氧化氮等活性气体，伴随着热量的作用，使得设备局部产生腐蚀，增加电导性，造成设备热击穿。

1.3防范措施

（1）在设计制造的过程中，10千伏配网开关柜就应该严格执行绝缘系统的标准，严格保证绝缘间隙、配件的质量合格。

（2）在使用10千伏配网开关柜前，必须进行交流耐压试验，只有试验结果达标的设备才能投入使用。

（3）平时要对10千伏配网开关柜设备定期检查、维护、改善其运作的环境（不能太潮湿、温度过热等）。

2高压开关柜局部放电常用检测手段及前景

目前，10千伏配网开关柜局部放电检测手段主要有两大类，分别为带电检测和不带电检测。其中只能是不带电检测手段的是脉冲电流法，而超声波检测法、光测法、红外检测法、化学检测法、射频检测法等检测方法均可以在带电状态和不带电两种状态下检测。如今，在多年的实践经验下，超声波检测法是最常用的带电检测手段。

由于超声波检测法无法直接定量测试出放电量数据，因此，近几年又发展处TEV检测法，目前在国内外已经逐渐由许多电力公司开始应用新的带电检测手段——TEV检测法。

2.1超声波检测法原理

根据电气设备产生局部放电的原理可以知道，在设备刚刚开始产生局部放电现象的时候，释放的电量是非常的微弱的，随着放电的时间的增强，才会出现强烈的电弧放电现象，释放的电量也逐渐增大。因此，局部放电释放的电量是由小变大的。

另外，电气设备在产生局部放电时会发出一定的声波。由于放电产生的声波的频谱非常宽，而声波产生的能量与局部放电释放的电量是成正比的。因此，由于局部放电的释放电量是由小变大的，所以声波的能量也是由小变大的。

由于，声音的频率低于20kHz才能被人类的耳朵所接收，高于该频率的声音就必须使用超声波设备才能接收到。所以，在对10千伏配网开关柜局部放电带电检测的过程中，只要通过对设备放电时产生的超声波进行检测，然后测量超声波的声压，就可以通过计算，得出设备放电的电量。

2.2TEV检测法原理

根据电气设备产生局部放电的原理可以知道，在设备刚刚发生局部放电的情况时，释放的电量都集中在靠近放电点周围的接地的金属绝缘部分，形成一个向多个方向传播的电磁波。若是内部局部放电的情况，则是聚集在接地屏蔽层的内侧。在设备刚使用时，这层接地屏蔽层都是连续的，就不能检测出放电量。但当出现局部放电的情况时，在绝缘部件、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位会出现绝缘体破坏，使得屏蔽层不连续，那么电磁波就会通过屏蔽层的不连续处释放。这些释放出来的电磁波在释放的过程中，就会出现一个暂态的电压，这个电压又会通过金属箱体的表面接地。所以，仅需要使用电容耦合式传感器就可以检测到TEV信号，就可以得到准确的放电幅值和放电脉冲平频率。

3高压开关柜在线监测的技术规范

根据多年来的实际经验，在进行高压开关柜在线监测时，必须遵循以下的技术规范：

（1）要保证检测的探头的传感能力，使得其能真实反映设备局部放电的情况。

（2）检测设备的显示界面要清晰，方便工作人员读取和使用。

（3）检测设备的各项参数的设置方式要简单、快捷。

（4）检测设备应对检测结果的数据即时显示，并得出初步判断结果。

（5）显示的结果应包含特征量（脉冲个数、周期脉冲个数、短期严重程度等）。

（6）显示的结果的表示方法应采用pC、dB的表示方式，符合IEC60270的标准。

（7）检测设备具有校对检验功能，使工作人员迅速确定设备是否可以正常工作。

（8）检测设备应方便工作人员在现场环境下使用。

（9）检测设备的检测数据应具有存储和记录的功能，数据保存天数至少在7天以上。

（10）设备的主机和检测的探头之间的传输线是同轴屏蔽的结构，同时两者的阻抗要互相适应。

（11）检测设备的探头必须外露的，并且确保接触良好。

（12）检测设备的探头数量应该预留多个端口，可以保证对多个开关柜进行同时检测。

（13）检测设备应有零漂抑制的功能。

（14）检测设备记录检测数据的时间应该是可以选择和灵活调节的。

4特定环境下检测方法的选用

有些时候，在特定的环境下（如潮湿、污秽、高海拔等），就应选择不同的检测手段对设备进行检测。

4.1潮湿环境

在潮湿环境下，设备很容易产生局部放电的现象，而且声音的传播速度会变快，传播的声能也会变大。若用超声波检测法，会使得推算值偏大。应优先选择TEV检测法。

4.2污秽环境

在污秽环境下，设备很容易产生局部放电的现象。在污秽的环境下，会增加设备电阻值。若用TEV检测法，会使得测量值偏小，甚至检测不到。应优先选择超声波检测法。

4.3高海拔环境

在高海拔环境下，空气稀薄，声音的传播速度会变快，传播的声能也会变大。因此，和在潮湿环境下一页，应优先选择TEV检测法。但是，一般在特定环境下，为了得到更接近事实的结果，可以选择采取多种不同方式的检测方法进行检测。

结束语

随着科学技术的不断发展，传感性技术、信号处理技术、人工智能技术等方面取得了突飞猛进的成果。10千伏配网开关柜局部放电的检测技术也随着这些技术取得了很大的进步，使得带电检测成为了可能，且精度也逐渐提高。未来随着高压开关柜带电检测技术的进步，高压开关柜设备的维修和管理都将跨入新的纪元。

参考文献：

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[2]幸晋渝，刘念．高压开关柜的在线监测与故障诊断技术[J]．四川电力技术，2014，27（6）：6-9．

[3]陈宇茜，张荣耀．10kV开关柜、环网柜引进中有关绝缘方面的几个问题[J]．广东电力，2009，12（3）：64-65．