声电联合检测技术在开关柜局部放电中的应用胡泉伟

声电联合检测技术在开关柜局部放电中的应用胡泉伟

胡泉伟赵亚华田峰

（国网天津市电力公司检修公司天津300000）

摘要：电气设备的长期运行或者不正常运行，内部绝缘可能会发生某种劣化，在高电压和电场环境下，绝缘性能将逐步下降，严重时会导致局部放电，甚至发生绝缘击穿和损坏。金属封闭式开关柜广泛应用于电力系统，其安全稳定运行直接影响着整个系统的供电可靠性。研究发现，局部放电是导致开关柜发生故障的原因之一，而且在各类故障中占有相当大的比重。因此对开关柜进行局部放电的带电检测，可及时掌握设备的绝缘状况，对开关柜的维护，电力系统的安全保障都是有益的。基于此，本文主要对声电联合检测技术在开关柜局部放电中的应用进行了详细的分析，以供有关人士参考。

关键词：声电联合检测技术；开关柜；局部放电；应用

引言

目前，针对开关柜局部放电的带电检测手段主要包括特高频（UHF）检测、高频电流检测、超声波检测和暂态地电压（TEV）检测等，但变电站现场处于复杂的电磁环境中，周围干扰源繁多，单一的检测手段并不能全面、客观、真实地反映被测开关柜的实际运行状况，因此应正确、综合应用多种检测手段，对开关柜局部放电进行分析，准确定位局部放电源及排除现场干扰，并根据不同型号开关柜内组成元件的差异，分析可能出现局部放电的部位，结合纵向、横向数据分析，判断开关柜局部放电缺陷，有的放矢的指导停电检修工作，从而提高检修效率，确保设备安全稳定运行。

1局部放电定位检测原理

1.1暂态对地电压

当开关柜发生局部放电时，带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体迁移，并在非带电体上产生高频电流行波。受集肤效应的影响，电流行波往往集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波会由金属柜体的内表面向外表面转移，在金属柜体外表面产生一个对地暂态脉冲电压信号，这些电压脉冲叫暂态对地电压。TEV频率范围在3～100MHz。

1.2定位测试原理

局部放电产生的电磁脉冲沿空气向四周传播，电磁波易从开关柜金属接缝和小的玻璃观察窗中渗透出来，将被布置在柜体外表上的TEV传感器所接受，传感器内置的金属极板上会感生出高频脉冲电流信号，此电流信号经电子电路处理后，即得到暂态对地电压信号。

2技术的应用

2.1测试点的选取

暂态对地电压法检测位置的选取主要是：开关柜前柜面板中部对应断路器位置；开关柜后柜面板上部对应母线位置、后柜面板下部对应电缆或避雷器、电压互感器位置；开关柜侧柜面板上部对应母线位置、侧柜面板下部对应电缆或避雷器、电压互感器位置等局部放电易发生的部位。根据现场需要，补充设置检测位置。

2.2检测数据分析

2.2.1阈值比较技术

当背景噪声在20dB以下或以上时，根据暂态对地电压阈值（阈值比较技术）来判断分析，如表1所示。

2.2.3横向分析技术

通过计算多面开关柜的总体平均水平，衡量每面开关柜偏离总体平均水平的程度，判断设备是否存在绝缘缺陷。当某面开关柜检测结果明显偏离总体平均水平时，认为此开关柜存在绝缘缺陷的概率较高。

2.2.4趋势分析技术

在时间尺度上，通过分析某次局部放电检测数据偏离历史平均水平的变化程度，判断该设备是否存在绝缘缺陷以及缺陷的严重程度。当具有以下三种情况，须进一步查明原因：本间隔检测值–邻近间隔检测值＞20dB；检测值–背景值＞20dB；本次检测值–历史数据＞20dB。在趋势分析过程中要注意以下几个问题：通过比较环境和设备检测数值，确定是否存在明显的外界干扰；观察同一电气连接部分的开关柜相同检测部位的数值，若检测数值横向比较为数值波峰，或与其他开关柜形成明显差异，则判断为异常；判断积累图是否具有50Hz或100Hz相关性，对图形进行分析，判断放电类型。

2.3干扰的排除

2.3.1排除环境干扰

当暂态对地电压检测数值异常时，应关闭开关室内的日光灯后再进行检测，如果仍有异常，应排查检测数值较大的开关柜附近是否存在其他干扰源。

2.3.2排除其他连接设备缺陷

除了环境干扰，如果与开关柜有电气连接的设备存在缺陷也会影响开关柜检测数值，如低压母线进线筒内、穿墙套管的局部放电。开关柜二次元件松动或保护元件松动也会产生异常信号。

2.3.3缺陷定位

当只能检测到暂态对地电压信号时，采用双探头检测模式进行定位，可以定位到某面开关柜，定位效果一般。

3效果评价

（1）联合检测方法首先利用暂态地电位巡检发现了300开关柜局部放电异常，再利用超声波检测排除了较大背景噪音的干扰，对局部放电类型进行了初步判断，最后通过特高频检测，排除了机械振动的可能，准确判断出存在局部放电部位和放电类型。（2）单一采用暂态地电位检测方法，虽能发现异常，但因空气中有较大的背景干扰，无法排除干扰，因而无法确认300开关柜是否存在局部放电；单一采用超声波检测能发现超声波异常，耳机也能听到有嗡嗡”声，但由于现场震动声较大，无法排除超声波异常是否来自于震动，因而无法确认300开关柜是否存在局部放电；单一采用特高频检测虽能发现局部放电信号，但现场干扰较大时，局部放电信号也容易淹没在背景噪声中，定位准确度较差，而联合检测方法有效克服了单一方法检测的弊端，利用暂态地电位快速检测的优点进行巡检，快速地发现异常设备，再利用超声波检测进一步确认异常信号是否是局部放电，并完成局部放电类型的初步判断，最后利用特高频检测，排除超声波检测中震动对信号的干扰，试验人员根据超声波检测到的局部放电情况，提高特高频检测时的信噪分离参数设置，在背景噪声中，确定检测到的局部放电信号。在现场干扰较大的情况下，采用联合检测方法排除干扰准确。（3）本次联合检测为状态检修工作提供了参考数据，将加强对该开关柜的带电检测追踪工作，保证了设备和电网的安全运行，并且为进一步的停电检修提供了方向和指导性数据，节约了停电检修时间，减少了停电造成的各方面损失。

结束语

总而言之，无论哪种检测方法均有一定的局限性，针对这种情况可采用多种测试方法联合检测，取长补短，往往能达到事半功倍的效

果。本文分析了暂态对地电压测试原理和测试点的选取、数据的判断和干扰的排除方法，将其运用在开关柜检测当中，能有效地检测出局部放电源并成功定位，具有较好的抗干扰能力，同时结合运维人员巡视进行定期局部放电监测，为状态检修提供了有力地技术支撑，也验证了暂态对地电压技术是设备状态检修重要的技术手段。

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