高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究

石寧++李德彬++余海寬++孫成龍

摘 要：本文就高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)進行了介紹，并闡述了數(shù)據(jù)采集與故障診斷的方法，以期為高壓開關(guān)柜的有效運行提供安全保障。

關(guān)鍵詞：局部放電；高壓開關(guān)柜；檢測技術(shù)

中圖分類號：TP207 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0149-01

近年來，雖然電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量得到了優(yōu)化，但由于在設(shè)計、安裝及使用方法、設(shè)備養(yǎng)護等方面的不足，導(dǎo)致高壓開關(guān)柜易出現(xiàn)一些問題，如局部放電等，加強對高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)的研究勢在必行。

1 高壓開關(guān)柜局部放電概述

局部放電主要指電氣設(shè)備在運行的過程中，某個絕緣結(jié)構(gòu)發(fā)生故障而引起的放電現(xiàn)象。局部放電會對高壓開關(guān)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，雖然短期內(nèi)并不會擊破主絕緣，但若長期存在局部放電現(xiàn)象，則高壓開關(guān)柜整體的絕緣強度會遭到破壞。高壓開關(guān)柜局部放電主要分為外部放電（設(shè)備表面）、內(nèi)部放電兩種，外部放電主要指光、熱、電響聲等信號；內(nèi)部放電主要指熱、氣體、電磁波等信號。

2 高壓開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)

2.1 暫態(tài)對地電壓檢測

高壓開關(guān)柜一旦出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，設(shè)備無線電頻率段甚至高頻段則會發(fā)生電磁波，幅值最低為0.1mV，最高為幾伏。局部絕緣層放電的電量多儲存于接地屏蔽系統(tǒng)的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)中，因此若屏蔽層為連續(xù)型結(jié)構(gòu)，則在設(shè)備外部很難檢測到相關(guān)故障信號。就實際問題分析，內(nèi)部放電電量還能夠通過金屬外殼與密封墊圈等部分傳導(dǎo)到高壓開關(guān)柜外部，此時在接地金屬外殼上會出現(xiàn)暫態(tài)對地電壓。暫態(tài)對地電壓檢測技術(shù)使用原理如圖1所示。若對地絕緣結(jié)構(gòu)存在放電問題，則接地金屬殼內(nèi)會積存一定的電容性電量，通常放電時間在幾納秒內(nèi)時，釋放的電量為若干兆分之一庫倫，若在1納秒內(nèi)單次放電為1000pC，則會產(chǎn)生100毫安的電流。一般來說，放電脈沖僅能維持極短的時間，被檢測的設(shè)備常被視為一個傳輸線，若要判斷其電氣特性，必須對電感、分布電容進行檢測。

2.2 超聲波檢測

局部放電是一個快速釋放的過程，一旦發(fā)生，就會對設(shè)備電場的粒子力、應(yīng)力等平衡性造成影響，進而引發(fā)振動變化，同時使周邊介質(zhì)發(fā)生振蕩，最終出現(xiàn)超聲波信號。局部放電的能量與聲能二者呈正相關(guān)，雖會受到諸多因素的影響，但從統(tǒng)計的角度需對二者的關(guān)系進行判斷。按照球面波超聲能量計算公式，忽略空氣密度、聲速，聲能量和聲壓平方二者為正相關(guān)關(guān)系。按照放電能量與聲能二者間的關(guān)系，可借助超聲波信號來判斷局部放電能量的強弱。

3 數(shù)據(jù)采集與故障診斷

3.1 數(shù)據(jù)采集

當(dāng)前，通常采用暫態(tài)對地電壓檢測設(shè)備與超聲波檢測設(shè)備進行局部放電數(shù)據(jù)采集。為了確保檢測數(shù)據(jù)的可比性，所選擇的高壓開關(guān)柜局部放電測試點位置應(yīng)統(tǒng)一不變，即每次都在同一個位置進行檢測。如此可使每次測量的環(huán)境保持一致，以便于后期進行數(shù)據(jù)分析時能夠直接將環(huán)境干擾因素排除在外。

從檢測原理上分析，暫態(tài)對地電壓檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)均為具備可比性的檢測方法。在對某個開關(guān)柜進行故障檢測時，所得數(shù)據(jù)應(yīng)與之前的檢測數(shù)據(jù)、相同類型設(shè)備檢測數(shù)據(jù)進行對比，若所得數(shù)據(jù)與之前數(shù)據(jù)、相同設(shè)備檢測數(shù)據(jù)出入較大，則說明設(shè)備處于放電狀態(tài)中，以此可推斷有故障存在。

3.2 故障診斷

開關(guān)柜局部放電故障診斷操作方法主要包括以下幾點：第一，初步判斷。統(tǒng)計了解相關(guān)實際故障情況，確定故障率a%。第二，統(tǒng)計處理。對N面開關(guān)拒故障情況進行普測處理后，計算出最大與最小的Na%，作為比較數(shù)據(jù)A。第三，數(shù)據(jù)分析。于某個時間段中對N面開關(guān)柜再次進行普測，之后得出最大與最小的Na%，作為比較數(shù)據(jù)B。之后，對比分析A、B。當(dāng)B小于A時，可能存在的問題是開關(guān)柜負荷降低，內(nèi)部環(huán)境（濕度、溫度、背景干擾）改善；當(dāng)B大于A時，可能存在的問題是開關(guān)柜負荷加大，內(nèi)部環(huán)境（濕度、溫度、背景干擾）惡劣；當(dāng)B等于A時，說明開關(guān)柜運行處于平穩(wěn)狀態(tài)。第四，確定判斷值。通過長時間對開關(guān)柜的運行狀態(tài)判斷，可明確A或者B的存在依據(jù)，但考慮到周邊環(huán)境在一定程度上可能會對開關(guān)拒的局部放電現(xiàn)象造成影響，因此在確定判斷值時必須將誤差控制到±2dB。之后，依據(jù)上述順序，創(chuàng)建相應(yīng)的資料數(shù)據(jù)庫，以為高壓開關(guān)柜局部放電檢測提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

4 結(jié)語

我們必須加強對暫態(tài)對地電壓檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用，通過有效的數(shù)據(jù)采集和故障判斷，將開關(guān)柜絕緣體局部放電問題扼殺在搖籃之中。

參考文獻

[1]李江龍.基于配電高壓開關(guān)柜的局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用研究[J].高教學(xué)刊，2015，（15）：203-204.