高压开关柜局部放电检测及应用研究

高压开关柜局部放电检测及应用研究

作者：曾轶

来源：《科学与信息化》2019年第08期

摘 要 随着社会经济的发展，我国对电能的需求不断增加，电力事业发展为人们日常生活创造诸多便利的同时，也为电力设备提出了更为严苛的要求，由此要求我国电力部门要及时更新电力设备，加强电力设备建设。在电力设备中，高压开光柜可起到至关重要的作用，然而倘若高压开关柜引发故障，则会对电力传输造成极为不利的影响，甚至可能造成极大的经济损失。文章通过分析高压开关柜局部放电检测技术的意义，对高压开关柜局部放电检测技术及高压开关柜局部放电检测技术实践应用展开探讨，旨在为研究如何促进高压开关柜的安全稳定运行提供一些思路。

关键词 高压开关柜；局部放电；检测技术 引言

高压开关柜是电力系统中的重要设备，但在实际应用中由于各种因素的影响，常常会发生局部放电的现象。如果不能及时发现这种现象，就会对电力系统的正常运行带来严重威胁。从当前高压开关柜局部放电检测技术的应用情况来看，主要采用TEV局部放电检测技术和超声波局部放电检测技术进行检测。为了提升检测技术的应用水平，对这一课题的探究十分必要。 1 高压开关柜局部放电检测应用情况

目前，带电检测技术在开关柜状态检修中的应用已非常广泛，随着检测人员技术水平的大幅提高，形成了一套可操作性强、结构完善的应用体系。不少单位成功开展了暂态地电压、超声波、特高频、红外测温、紫外成像等带电检测项目，发现了开关柜的误动、绝缘故障、载流故障、异物入侵等。经过近两年数据的统计分析，发现绝缘与载流故障约占开关柜缺陷中的70%，其中绝缘缺陷约占绝缘与载流故障中的80%[1]。开关柜绝缘缺陷引起的局部放电类型主要有沿面放电、尖端放电、悬浮放电、内部放电等，其中沿面放电占比最高，约为70%，其他局部放电类型占比依次递减。局部放电故障主要发生在35kV的开关柜上，在局部放电故障的所有开关柜中约占75%，局部放电故障发生在不大于10kV开关柜上的比例仅为25%。穿柜套管、穿墙套管局部放电的占比最高，约为34%。 2 局部放电现象危害

倘若高压开关柜引发局部放电现象，则势必会给电力系统带来极大危害：一方面，高压开关柜局部放电会使得电力设备绝缘结构受到损坏。高压开关柜在运行过程中，总是会对电力设备中绝缘结构带来不同程度的影响。特别是基于高强度电流穿透影响，绝缘结构外皮老化会进一步加剧，换言之，高压开关柜局部放电现象越严重，则电力设备绝缘结构会日趋老化。另一

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方面，高压开关柜局部放电会造成电能损耗。研究表明[2]，在同一高压开关柜运行前提下，引发局部放电现象的电能相较于正常电能要高出约12%的消耗。因而，要求相关技术人员必须要对这一现象进行及时处理，以防止进一步造成不良的电能损耗。 3 高压开关柜局部放电检测技术的理论及应用分析 3.1 超声波局部放电检测技术

在发生局部放电现象时，分子会在放电部分产生激烈的撞击运用。因此，放电部位的气体会发生变化，突出表现为剧烈收缩和膨胀，而这一现象会通过声波的形式进行传播。超声波局部放电检测技术是对这一现象进行检测，根据局部放电现象对气体体积造成的影响，检测声波频率。一般局部放电的声波频率会达到20kHz以上，符合超声波的定义。因此，可以使用超声波传感器接收到检测信号，从而准确判断局部放电的情况。但是，超声波局部放电检测技术具有一定的局限性，因为局部放电现象发生时不仅会产生气体声波，还会混杂噪音声波，影响检测的效果。

3.2 暂态地电压（TEV）检测法

对于高压开关柜出现局部放电而言，放电量通常会集中于接地屏蔽表面，然而屏蔽连续时在设备外不易于检测到相关信号，屏蔽层一般在绝缘部位、电缆绝缘终端等部位不连续，于此期间产生的高频信号会传输至设备屏蔽外壳。在高压开关柜内部元件对地绝缘引发局部放电时，会形成一个TEV信号，相应放电能量会以电磁波形式传输至开关柜金属铠装上，由于开关柜属于接地状态，于开光柜外表面电磁波可感应出高频电流，进一步可依托电容耦合检测出幅值、脉冲，传感器频带在3～100MHz范围。 3.3 特高频法

局部放电产生的特高频信号频带分布在300MHz～3GHz，由于开关柜为金属封闭，因此特高频信号只能从柜子缝隙或观察孔传出，将非接触外置式特高频传感器置于柜体孔隙处，便可能检测到局部放电特高频信号，特高频法具有抗干扰能力强、缺陷类型可识别、定位准确等特点。

3.4 TEV局部放电检测技术

高压开关柜在发生局部放电情况时会产生电磁波，这种现象主要体现在内部放电的情况下。电磁波在内部传播过程中，一般检测技术下，检测信号会遭到屏蔽，很难对局部放电现象进行准确检测。大量研究发现[3]，如果能够将信号屏蔽层的位置进行转移或者对电磁波进行干扰，就能够降低电磁波对检测信号的屏蔽作用。例如，将电磁波的位置转移到绝缘部分、垫圈连接处或电缆绝缘终端等。另外，如果能够加大电压和电流，提高电磁信号的频率，就有可能使检测信号接收电磁波获得检测数据。TEV局部放电检测技术正是利用这一原理，在应用

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时将绝缘部分、垫圈连接处或电缆绝缘终端等部位作为检测信号传播的介质，然后对泄露的电磁波进行感应，检测出内部局部放电的实际情况。 4 结束语

综上所述，在高压开关柜中引发局部放电现象是一种较为常见的故障情况，正是由于其较为常见，才变得极易对全面电力设备安全稳定运行造成不利影响，甚至会致使电力系统引发大面积停电事件。由于电网高压开关柜局部放电现象时常发生，所以要求相关检测人员必须要加强对高压开关柜的局部放电检测，提高对一系列专业检测技术的掌握水平，更新各项检查硬件的综合水平，在专业水平高的技术人员指导下，建立科学有效的检测维护方案，做到有针对有依据的开展高压开关柜局部放电检测，尽可能降低高压开关柜局部放电引发概率，促进电力电网的安全稳定运行。 参考文献

[1] 吕振国.高压开关柜局部放电检测技术探析[J].低碳世界，2016，22 （03）：50-51.

[2] 李江龙.基于配电高压开关柜的局部放电检测技术应用研究[J].高教学刊，2015，12（15）：203-204.

[3] 蔡智超.高压开关柜局部放电检测技术应用的相关探讨[J].科技创新与应用，2018，09（05）：143-144.