開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)的現(xiàn)場綜合應(yīng)用研究

唐道龍

國網(wǎng)重慶市電力公司江津供電分公司 重慶 402260

高壓開關(guān)柜作為電網(wǎng)中的重要組成部分，其處在變電站變壓器低壓側(cè)，扮演著變壓器與負(fù)荷用戶的連接導(dǎo)體角色，用于開合、控制以及保護(hù)用電設(shè)備，在全面電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨近年來我國電網(wǎng)改造事業(yè)的不斷推進(jìn)，電力設(shè)備質(zhì)量得到顯著提升，電力設(shè)備事故率也得到明顯減少。然而現(xiàn)階段因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)、裝置、管理維護(hù)等方面存在不同程度的問題，使得高壓開關(guān)柜依舊存在防護(hù)等級與實(shí)際要求不符、絕緣等級不足等一系列安全隱患。高壓開關(guān)柜帶電檢測作為一種保障電力設(shè)備安全運(yùn)行的重要監(jiān)測手段，可有效找出開關(guān)柜潛在的放電問題[1]。

1 檢測技術(shù)概述

局部放電的進(jìn)行伴隨著光熱現(xiàn)象、電磁感應(yīng)的現(xiàn)象。因此，需要針對在放電過程中的檢測現(xiàn)象、檢測結(jié)果進(jìn)行分析，使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)判斷正常的放電位置和線路中的安全隱患。目前檢測技術(shù)主要分為以下幾類：

暫態(tài)地電壓:通常高壓開關(guān)柜的運(yùn)行會伴隨局部放電現(xiàn)象。這是由于帶電粒子受到電流傳輸?shù)挠绊憰杆俚挠砷_關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)體傳遞至開關(guān)柜外，使傳輸過程中具有高頻電流波的特性。

由于開關(guān)柜內(nèi)的電流在受到集膚效應(yīng)的影響，導(dǎo)致電流行波只能被聚集在開關(guān)柜外。特別是遇到不規(guī)則、連續(xù)性不強(qiáng)的金屬切面時(shí)，電流行波會通過電磁波的方式進(jìn)行空間切面?zhèn)鞑ィ雇獗砻嬖陔娏餍胁ǖ淖饔孟庐a(chǎn)生暫態(tài)地電壓。通過對暫態(tài)地電壓的信號接收，并使用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行信號識別與信號對比，及時(shí)判斷局部放電過程中可能出現(xiàn)的安全隱患及危險(xiǎn)系數(shù)。但暫態(tài)地電壓法無法對縫隙處進(jìn)行精準(zhǔn)定位，因此在后期設(shè)備運(yùn)行時(shí)存在一定困難[2]。

超高頻:超高頻檢測法是通過運(yùn)用特殊的超高頻實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對開關(guān)柜中的電流行波進(jìn)行檢測的方法。特別是需要對連續(xù)超高頻分量和及時(shí)分量進(jìn)行檢測，在使用超高頻的檢測技術(shù)時(shí)，可以針對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在分析中得出基本放電類型和局部放電位置。超高頻的檢測方法被廣泛運(yùn)用于實(shí)際檢測，一方面是操作相對簡單，另一方面可以在操作中使用幅值法的操作方法對開關(guān)柜的放電位置進(jìn)行具體定位。但實(shí)際操作中開關(guān)柜往往會受到多個(gè)信號波的間接或直接的影響，導(dǎo)致在檢測過程中無法對信號位置進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。

超聲波:主要是銅鼓對超聲波傳感器的運(yùn)用。在使用傳感器的過程中，需要對其聲波頻率進(jìn)行18～200kHz的采集，在采集過程中通常聲波會擊穿絕緣體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)擊穿信號位置來確定局部電流行波的大小。由于超聲波信號屬于機(jī)械波的一種，不會受到開關(guān)柜本身電流的影響。因此超聲波檢測技術(shù)也被廣泛運(yùn)用至實(shí)際操作中，通常會使用GIS檢測技術(shù)，且可通過幅值法的信號檢測技術(shù)進(jìn)行位置定位。但在實(shí)際操作中超聲波的收集會伴隨噪聲的干擾，導(dǎo)致測量信號源的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度不高，因此需要就其他方法協(xié)同使用。

2 開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)分析

要想對電力開關(guān)柜內(nèi)部缺陷類型性和特征有精準(zhǔn)掌握，最為有效的措施是對得到的局部放電信號做好模式識別。研究局部放電現(xiàn)場同絕緣缺陷的關(guān)系，則是局部放電模式進(jìn)行識別最為重要的目的。

從上個(gè)世紀(jì)的90年代開始，模式識別的形式是在局部放電類型的識別以及依靠傳統(tǒng)專家進(jìn)行目測來進(jìn)行放電類型判斷進(jìn)行比較，可以有效提升識別科學(xué)性和有效性。在目前超高頻檢測技術(shù)發(fā)展的推進(jìn)下，使用脈沖電流檢測法的局部放電模式識別技術(shù)也被應(yīng)用到了超高頻檢測中[3]。

因此局部放電模式識別總體上可以劃分為放電模式構(gòu)造、特征提取和模式分類三個(gè)主要部分。第一放電模式。局部放電模式主要包括PRPS模式、PRPD模式、缸模式與放電脈沖波形模式等四種主要應(yīng)用的局部放電模式。第二局部放電模式特征參數(shù)。目前局部放電模式特征提取常用的方法主要有統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)法、分形特征參數(shù)法、數(shù)字圖像矩特征參數(shù)法、波形特征參數(shù)法、小波理論方法等。第三模式分類。在進(jìn)行模式識別過程中，常用的分類器有基于距離的模式分類器、線性及非線性分類器、聚類分析分類器、模糊識別分類器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在局部放電模式識別中得到了最廣泛應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。

3 試驗(yàn)材料與方法

局部放電的檢測和評價(jià)一直是開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測的手段。因此，無論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商，還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門，都非常關(guān)心局部放電檢測技術(shù)的發(fā)展。超高頻方法用于測量GIS已經(jīng)有了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)。但是由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，超高頻方法用于測量變壓器局部放電也才剛剛開始。（1）局部放電超高頻測量技術(shù)原理。每一個(gè)局放的產(chǎn)生都會伴隨有一個(gè)很陡的電流脈沖，并向其周圍輻射電磁波。變壓器油隔板結(jié)構(gòu)的絕緣強(qiáng)度比較高，因此變壓器中的局部放電能夠輻射很高頻率的電磁波，最高頻率能夠達(dá)到幾GHz。研究表明，變壓器中局部放電脈沖上升沿時(shí)間基本上為1-2ns，因此，它發(fā)射的電磁波中超高頻分量相當(dāng)?shù)母?。?）開關(guān)柜內(nèi)部局部放電超高頻檢測系統(tǒng)組成。開關(guān)柜內(nèi)部局部放電帶電檢測研究的局部放電超高頻檢測系統(tǒng)主要由高頻傳感器、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等構(gòu)成。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和工控機(jī)。超高頻傳感器可以通過變壓器的油閥伸入變壓器內(nèi)，整個(gè)過程可以帶電操作，變壓器無須停電[4]。

4 結(jié)語

帶電檢測技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)基于實(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，并根據(jù)設(shè)備的定位和安全隱患進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹委熍挪椋沤^檢測安全隱患的發(fā)生。同時(shí)在檢測過程中需要對多種技術(shù)協(xié)同運(yùn)用進(jìn)行探討，為電力設(shè)備的綜合經(jīng)濟(jì)效益提供基本保障。