高压开关柜局部放电带电检测技术的应用

高压开关柜局部放电带电检测技术的应用

申康丽

国网山西省电力公司技能培训中心临汾分部 山西省 临汾市 041000

摘要：目前，我国电力系统中已经普遍应用高压开关柜，该柜内的电气设备经过长时间的运行，不可避免出现因为电以及热等因素造成的绝缘缺陷，减少电气绝缘强度，存在局部放电的问题。但是通过应用高压开关柜局部放电带电检测技术，可以对其进行明显的改善。基于此，首先介绍了局部放电现象及其主要危害，然后分析了高压开关柜局部放电带电检测的优势，最后提出了高压开关柜局部放电带电检测技术的基本原理，以供参考。

关键词：高压开关柜；局部放电带电；检测技术

引言

在开关设备中高压开关柜是最普遍使用的。开关柜运行维护的实际情况关乎到局部区域是否安全稳定供电。相对脉冲电流法等传统检测法，局部放电带电检测法属于间接性检测法,是通过检测局部放电伴生现象而实现检测放电现象的检测方法。目前，电力系统中针对开关柜局部放电带电检测方法主要有暂态地电位和超声波检测两种运用较多。为了在停电试验周期内发现一些绝缘缺陷，通过带电检测对高压开关柜内设备的运行状态进行评估。这也便于后续采取预防措施，避免突发停电事故。自从开展变电站高压开关柜带电检测以来，在实际工作中已经十分成熟地使用超声波法、暂态对地电压法（即TEV法）、红外线温度检测法等方法。所以，将高压开关柜试验工作的重点从“定期检修”转移到“状态检修”是切实可行的。

1局部放电现象及其主要危害

1.1局部放电现象

一般局部放电现象主要是指在强度充足的电场作用下，电力设备绝缘介质局部范围内发生的放电情况。结合现阶段的研究结果来看，局部放电容易在固体绝缘空穴或者液体绝缘气泡等边缘位置出现，很多都主要集中在气隙位置。

1.2局部放电现象产生的危害

局部放电产生的危害具体表现在如下2点：第一，导致系统设备绝缘性减少、促进老化；第二，导致不必要的电能被浪费。因为高压开关有相当高的电压，有些介质的击穿场很强，这样就容易对系统的不同类型的绝缘外皮产生不良影响，在这种高电压下电流有很强的破坏力，而且在局部放电的作用下绝缘皮容易出现老化的情况，两者呈正比关系。关于电能浪费，多次的局部放电容易导致系统有更高的电能损耗，曾经有研究人员调查某地10座大型商业建筑和民用建筑，最终的调查结果显示如果局部放电非常严重，会容易造成电能损耗加大。因此，对于电力系统工作，必须要注重局部放电问题。因为局部放电自身具有一定的隐蔽性，所以分析高压开关柜局部放电带电检测技术是非常有必要的。

2高压开关柜局部放电带电检测的优势

近年来，随着供电安全性和稳定性要求的不断提高，高压开关柜局部放电带电检测显得至关重要。当前，我国电力生产管理的主要方法是高压开关柜的局放检测，其可以迅速找到柜内的问题，随时了解设备的实际运行情况。相对于传统的停电检测方式，高压开关柜局部放电带电检测的优势具体表现在如下两点。第一，经济优势。无论是定期的例行检修还是试验，都必须要在停电的基础上开展，这样就势必会出现由于停电而产生的经济损失，并且容易出现过修或者失修的问题。但是如果采用高压开关柜局部放电带电检测技术，就可以在很大程度上防止这种情况出现。第二，技术优势。通常，就利辛实验条件来讲，停电和设备运行中存在很大的差异。运行过程中设备容易受到多种因素的影响，如应力因素以及电磁场因素等，这些都是不能在停电的状态下可以模拟的。在停电条件下开展的实验往往都不能准确找到绝缘缺陷。缺陷潜伏发展都需要一个过程，在这个期间进行带电检测，可以将绝缘状态下所有信息情况都全面反映出来。但是例行试验的前提条件是必须要在停电情况下进行，通常都无法迅速正确的找到故障。

3开关柜常用局部放电在线监测方法的分析比较

3.1常用检测方法

局部放电检测方法有电测法和非电测法。根据局部放电过程中所产生各种放电现象，高压开关柜常用局放检测方法有ERA法（脉冲电流法）、超声波（AE）检测法、光测法、化学检测法、红外检测法、射频检测法等。

3.2脉冲电流法

脉冲电流法抗干扰能力较差，不具备现场在线检测条件，但作为现阶段应用最广泛的离线检测方法，可以有效检测局部放电产生的脉冲电流，其操作原理是将测量阻抗接入到测量回路对脉冲单留进行检测，可以有效反应局部放电中的基本量，例如局部放电脉冲大小、数量与相位等。

3.3超声波（AE）检测法

超声波检测法主要运用传感器对局部放电产生的超声波信号进行测量，进而判断局部放电的大小以及位置，抗电磁信号干扰能力较差，所以在具体应用中具有一定局限性，通过在线测量和定位，避开铁芯的铁磁和变压器的机械振动等原因产生的噪声干扰，以保证检测效果。

3.4超高频（UHF）检测法

超高频检测法通过超高频天线传感器接收超高频电磁波信号，通过开关柜超高频电磁波信号对局部放电进行检测和识别，作为非接触式检测方法，超高频检测法具有灵敏度高、抗干扰能力强等诸多优势。

3.5暂态对地电压（TEV，也称地电波）检测法

局部放电产生的电磁波，通过屏蔽层不连续部分在设备表面产生感应电流，设备表面存在波阻抗进而在设备外层形成一个暂态对地电压（TEV）。暂态对地电压检测法就是充分利用这一原理，采用电容耦合探测器对局部放电的幅值和放电脉冲频率进行检测。

4高压开关柜局部放电带电检测技术的基本原理

4.1暂态地电位检测的基本原理

一旦开关柜出现局部放电的情况，放电形成的带电粒子就会迅速从带电体向接地的非带电体转移，而且在非带电体中形成高频电流行波，这时电流行波迅速扩散到每个方向。因为集肤效应，电流行波只是集中在开关柜金属内的表面，通常不会将金属柜体直接穿透。然而如果在电流行波传统中存在金属断开或者绝缘连接位置时，电流行波就会立刻从金属柜体内表面向外表面转移，还通过电磁波的形式传播到自由空间中，而且在金属柜体表面往往会形成暂态地电压。地电波范围最好控制在1mV-1V，能够在检测中采用专业的暂态地电压传感器。

4.2超声波检测的基本原理

就电力设备来讲，在放电中难免会出现声波。站在能量的角度分析，放电是能量瞬时间爆发的过程，也是电能以电磁能以及声能等多种形式释放的过程。在空气间隙中如果出现电气击穿的情况，放电瞬时就会有效完成，其电能向热能瞬时转化，造成放电中心气体出现膨胀的情况，该瞬时膨胀的结果往往都是通过声波的形式进行传播，随着声波传播过程中，声音频率越高，其衰减也会越来越快。因此，当高压开关柜发生放电时，其产生的超声波信号会从开关柜的接缝处或空气间隙传播出来，然后通过传感器测量超声波信号的声压，可以根据声音的衰减情况来推测出放电的强弱和位置。

结语

局部放电难免会损坏电力系统部件，也会造成不必要的电能消耗。当前普遍运用的检测技术包括暂态地检测和超声波检测。这些检测技术的基本原理是不同的，在实际工作可以结合具体情况选择适宜的检测技术。这样可以保证检测结果的准确性，也可以提高检测效率。

参考文献：

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