開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用

王英莉

摘 要：伴隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)完善程度、先進(jìn)程度的持續(xù)提升，開(kāi)關(guān)柜在其中發(fā)揮著不可或缺的功能?，F(xiàn)實(shí)中，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的大量電氣設(shè)備往往會(huì)由于熱、光等因素，而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致了電氣設(shè)備故障的產(chǎn)生，進(jìn)而阻礙了電力設(shè)備的平穩(wěn)、正常運(yùn)行?；诖?，積極開(kāi)展開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)工作，對(duì)于確保電力系統(tǒng)的高效、持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而推動(dòng)現(xiàn)代電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜;局部;放電帶電;電力系統(tǒng)

一、局部放電現(xiàn)象及其測(cè)量原理

1.1局部放電

局部放電是指在電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)中發(fā)生局部放電的現(xiàn)象。雖然局部放電僅是部分絕緣被損壞，但它仍然會(huì)對(duì)絕緣造成輕微損壞。造成損傷的主要原因有：（1）在放電作用下，介電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低其性能;（2）絕緣介質(zhì)的局部溫度升高，氧化進(jìn)一步加速，這降低了電氣和機(jī)械性能。

1.2局部放電活動(dòng)程度的測(cè)定

高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的絕緣放電現(xiàn)象，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)放電脈沖，這些放電脈沖產(chǎn)生的電磁波，會(huì)在高壓開(kāi)關(guān)柜的金屬外殼上產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)對(duì)地電壓（TEV）。可以使用專(zhuān)門(mén)的儀器測(cè)量該信號(hào)。通過(guò)專(zhuān)門(mén)的探測(cè)器測(cè)量開(kāi)關(guān)柜外殼上的地電壓信號(hào)，從而測(cè)量出開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的局部放電的幅值。

1.3局部放電定位

在測(cè)試期間，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果異常，則需要定位可能發(fā)生局部放電現(xiàn)象的特定位置。由于瞬時(shí)地電壓（TEV）信號(hào)的大小，受測(cè)量位置與信號(hào)發(fā)出位置的距離以及設(shè)備的電壓等級(jí)有關(guān)系，因此，我們可以通過(guò)在高壓開(kāi)關(guān)柜不同位置進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以更精準(zhǔn)的確定局部放電的位置，從而可以采取進(jìn)一步的處理措施。

1.4外界干擾

由于在檢測(cè)裝置所處的環(huán)境中存在其他裝置，這些裝置也產(chǎn)生電磁波，并且這些外部產(chǎn)生的電磁波也在高壓開(kāi)關(guān)裝置的金屬殼體上產(chǎn)生地電壓信號(hào)。這將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。通常，我們預(yù)先測(cè)量干擾信號(hào)在其他金屬產(chǎn)品上生成地電壓信號(hào)，然后在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的金屬外殼上進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)數(shù)據(jù)比較，消除了外部信號(hào)干擾因素，精確確定設(shè)備內(nèi)部的局部放電活動(dòng)程度。

二、開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的研究

2.1超聲波法

隨著電荷的遷移和快速釋放，放電周?chē)臋C(jī)械應(yīng)力、電場(chǎng)力和粒子力會(huì)失去原有的平衡而產(chǎn)生劇烈的震蕩，從而出現(xiàn)一種稱(chēng)作機(jī)械振動(dòng)的超聲波。通過(guò)超聲波傳感器對(duì)用電材料逆壓效應(yīng)的作用，可以檢測(cè)出這些超聲波也就是開(kāi)關(guān)柜局部放電的具體位置，也就是利用超聲波傳感器測(cè)量出信號(hào)之間的時(shí)間差，從而判斷出放電處和傳感器之間的距離。超聲波法最大的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，適合于強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境，而且頻帶寬，能檢測(cè)電暈、松動(dòng)以及懸浮放電等現(xiàn)象。

2.2超高頻檢測(cè)技術(shù)

隨著局部放電時(shí)間的不斷變化，其中所產(chǎn)生的電磁震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁波，當(dāng)這種電磁波在固體和氣體的介質(zhì)中時(shí)，局部放電帶來(lái)的脈沖會(huì)產(chǎn)生非常多的超高頻電磁波。在具體的實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)局部放電的檢測(cè)可以用兩個(gè)探頭進(jìn)行測(cè)量，將每個(gè)探頭檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)間作為分析放電現(xiàn)象的依據(jù)，通過(guò)對(duì)探頭位置的移動(dòng)，就可判斷出放電的具體位置。另外，還可通過(guò)同時(shí)使用多個(gè)探頭，把探頭檢測(cè)到的信號(hào)時(shí)間放到方程組中，求出三維坐標(biāo)，便可得知放電具體位置。這種測(cè)量方法靈敏度很高，又具備很強(qiáng)的抗干擾能力，并且可以直接使用開(kāi)關(guān)柜處的小縫隙進(jìn)行電磁波信號(hào)測(cè)量，不用考慮在安全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，所以操作起來(lái)比較方便。

2.3現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)主要是以地電波檢測(cè)為主、超聲波檢測(cè)為輔的形式來(lái)進(jìn)行的。利用聯(lián)合檢測(cè)模式對(duì)10～35kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，首先選用地電波法進(jìn)行檢測(cè)。因地電波法檢測(cè)易受現(xiàn)場(chǎng)干擾影響，所以測(cè)量前必須做好干擾排除措施，如關(guān)閉開(kāi)關(guān)室內(nèi)的排風(fēng)扇、采用不同時(shí)間進(jìn)行測(cè)試、利用地電波法的脈沖數(shù)（2s內(nèi)）判定干擾源等。測(cè)量開(kāi)始之前，應(yīng)該要以開(kāi)關(guān)室內(nèi)空氣及前后金屬門(mén)測(cè)試平均值為背景信號(hào)的參考值。測(cè)試過(guò)程中應(yīng)選擇局部放電容易發(fā)生的位置，如母排、開(kāi)關(guān)閘刀等作為測(cè)試點(diǎn)，或選擇每一面開(kāi)關(guān)柜的上、中、下部分以及開(kāi)關(guān)柜兩個(gè)側(cè)面作為測(cè)試點(diǎn)。對(duì)于通過(guò)地電波技術(shù)檢測(cè)異常的情況，可以運(yùn)用超聲波進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)確認(rèn)，使用超聲波技術(shù)前，需要將探頭朝向空氣來(lái)獲取背景噪聲值。測(cè)試中需要將傳感器對(duì)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)柜處的縫隙來(lái)更好地接收信號(hào)。按照開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，地電波的檢測(cè)值在20dB以上或者超聲波的檢測(cè)值在6dB以上時(shí)都應(yīng)引起注意，同時(shí)，將這些數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)柜的背景值讀數(shù)比對(duì)。

2.4暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)開(kāi)關(guān)柜局部出現(xiàn)放電等不良狀況時(shí)，放電位置周?chē)鶗?huì)出現(xiàn)電場(chǎng)，并且這種電場(chǎng)無(wú)時(shí)無(wú)刻都不再發(fā)生變化，其會(huì)引發(fā)磁場(chǎng)變化，從而感應(yīng)出變化的電場(chǎng)。如此，電場(chǎng)、磁場(chǎng)之間的交叉變化在相互激發(fā)的過(guò)程中不斷傳播到外界，從而促使大量電磁波的形成。在電力系統(tǒng)中，一旦電氣設(shè)備的局部發(fā)生放電問(wèn)題，形成的電磁波就快速經(jīng)由金屬箱體連接縫而傳播，再經(jīng)由開(kāi)關(guān)柜設(shè)備而向地面?zhèn)鞑?，從而促使電壓脈的形成，這種電壓脈搏就是通常所講的暫態(tài)地電壓。憑借專(zhuān)門(mén)的信號(hào)檢測(cè)設(shè)備——電容耦合傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)信號(hào)的精確檢測(cè)，從而詳細(xì)掌握放電的幅值及頻率。該技術(shù)所具備的顯著優(yōu)點(diǎn)是受到外界信號(hào)的干擾程度低，基于此，在開(kāi)關(guān)柜的帶電放電檢測(cè)中，由于受到外界信號(hào)干擾的程度非常低，就可以極大地提升檢測(cè)的靈敏程度及可靠性。

三、應(yīng)用實(shí)例分析

某個(gè)變電站10kV開(kāi)關(guān)柜有噪聲，要采用地電波法與超聲波法進(jìn)行帶電檢測(cè)。兩種檢測(cè)方法的結(jié)果表明開(kāi)關(guān)柜的TEV測(cè)量值都和背景數(shù)值基本相同，都在規(guī)定的范圍內(nèi)，而站內(nèi)某開(kāi)關(guān)柜的超聲波數(shù)值明顯大于其他開(kāi)關(guān)柜的超聲波數(shù)值，而且在開(kāi)關(guān)柜的背部測(cè)量所得數(shù)值比前部高，根據(jù)這些現(xiàn)象就可以初步判斷是由于開(kāi)關(guān)柜背部的面板松動(dòng)造成的發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)而引發(fā)的開(kāi)關(guān)柜局部放電。當(dāng)進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)之后，應(yīng)打開(kāi)開(kāi)關(guān)柜背部面板，將松動(dòng)的部位緊固，然后再進(jìn)行地電波和超聲波的帶電檢測(cè)，看所測(cè)得的超聲波和TEV測(cè)量值是否都恢復(fù)正常。單一的測(cè)量技術(shù)很難準(zhǔn)確全面地反映局部放電的具體實(shí)際，有時(shí)還會(huì)引起誤判，所以在開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)中要綜合采用多種方法來(lái)更加全面準(zhǔn)確地掌握局部放電的具體原因、位置，便于維修工作的有效開(kāi)展。

四、結(jié)語(yǔ)

地電壓局放帶電檢測(cè)技術(shù)，能夠在待檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況下檢測(cè)在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的外殼上產(chǎn)生的地電壓信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部隱患，具有效率高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)提高發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部缺陷的概率，及時(shí)消除設(shè)備內(nèi)部的缺陷和隱患，提高電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

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