摘要：10kV开关柜是变电站中的重要组成部分，它在运行过程中可能会出现放电及带电问题，该问题会直接影响10kV开关柜运行的安全性与可靠性。因此，基于10kV开关柜在变电站中的重要性，相关工作人员应对10kV开关柜运行引起足够的重视，并对其进行带电检测。本文探讨了TEV和UHF在10 kV开关柜带电检测中的应用。
关键词：TEV；UHF；10kV开关柜；带电检测
随着电网系统容量和用户负荷的不断增加，变电站的地位越来越重要，因此，一旦变电站发生事故会造成不可挽回的经济损失。开关柜在变电站中广泛应用，其安全运行影响到整个变电站的供电可靠性。同时，开关柜是电力系统重要的电气设备，其内部绝缘部分的缺陷或劣化，会导致开关柜内部绝缘破坏，内部电气设备的局部放电，从而对开关柜的安全运行造成重大的威胁。
一、TEV法和UHF法概述
1、TEV检测技术。当开关设备发生局部放电现象时，带电粒子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移，如设备的柜体，并在非带电体上产生高频电流行波（3～100 MHz），且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响，电流行波往往仅集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。但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转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属柜体外表面产生暂态地电压。
2、UHF检测技术。由于电力设备的绝缘体绝缘强度很高，具有很高的击穿场强，因此，当电力设备的绝缘体发生局部放电时，其击穿过程十分迅速，上升时间会产生小于1 ns的脉冲电流，同时能激发出电磁波，且该电磁波的频率为GHz数量级，这就是特高频（uHF）电磁波。局部放电产生的特高频电磁波的频率大概在300MHz到3GHz之间。特高频检测法的基本原理是通过使用特高频传感器来对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号进行检测，由于现场的电晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位及缺陷类型识别等功能。
二、应用实例
1、TEV法带电测试初判局放。某供电局试验研究所采用TEV法对某变电站10 kV高压开关柜进行了局部放电带电测试，当测到10 kV 3号高压室的开关柜时，发现存在较强的疑似异常局放信号。其中3号高压室内共有23面柜，呈两排布置，前门靠近532BCT开关柜，后门靠近F53开关柜。从开关柜测试结果可知，开关柜的信号幅值大于背景值，说明这种信号来自于开关柜内，并且3号高压室左排开关柜的信号幅值普遍高于右排开关柜，两排开关柜的信号幅值有着基本相同的变化趋势。从3号高压室左排10 kV开关柜测试结果可知，532BCT柜的幅值明显高于其它柜，而且呈单边衰减，所以初步判断这种信号是来自于532BCT柜内部。鉴于首次碰到如此较强的局放信号，供电局试验研究所决定采用超高频法和TEV在线监测法来进一步确认。
2、UHF法判断局放源。局部放电特高频检测技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备的检测中得到了应用。特高频检测技术具有检测信号频率高、外界干扰信号少等特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可提高电气设备局部放电检测的有效性，因此供电局试验研究所创新性地将此项技术用于开关柜带电局部放电检测中。而对某变电站进行局部放电带电测试的示波器显示波形见图1。
图1 特高频局放信号在示波嚣上丑示的田形
图1中A代表l探头，其位置在532BCT开关柜的正面观察窗；B代表探头2，位置在532BCT开关柜的背面观察窗。由图1可知，A探头测到的信号幅值明显高于B探头，说明放电源很有可能是开关柜靠正面的位置；而且放电比较稳定，正负半周的放电几乎同时产生，图谱形状也比较相似。放电相位在90°和180°峰值附近，是典型的表面放电图谱（符合DL 417-91《电力设备局部放电现场测量导则》中给出的典型放电响应波形），而且两探头的放电脉冲在相位上高度一致，基本上可肯定是同一放电源。为了进一步确认某变电站10 kV 532BCT柜的局放信号，供电局试验研究所采用TEV在线监测法对该站10 kV 532BCT柜进行在线监测。
3、在线监测TEV法局放初步定位。供电局试验研究所采用TEV在线监测仪对该站10 kV 532BCT柜进行在线TEV局放测试，测试时间为一周。探头平面布置图见图2，其中1、2、11、12这4个探头是天线，主要屏蔽周围的电磁骚扰；3～10这8个探头用作测量开关柜，由于重点监测532BCT柜，所以在这面柜放置了3个探头，其中7探头单独放置于532BCT柜的背面，5、6探头分别放置于532BCT柜正面的上部和中部。其检测结果截图见图7。
图2 TEV在线监测仪探头平面布置图
根据国内外的经验数据，存在局部放电的判据有如下3条：①探头测得的短期局部放电剧烈程度值＞0；②每测量循环周期内的脉冲数量＞0.05；③局部放电源位于开关装置内部。
根据国内外的经验数据，局部放电源个数的判定方法如下：①1个局放源判断方法：a.测得的脉冲总数量=某面开关柜上探头测得的脉冲数量；b.测得的脉冲总数量<<邻近探头所接收到的脉冲总数量。②2个以上局放源判断方法：测得的脉冲总数量=探头分散测量所测得的脉冲总数量。
在线监测的结果表明，这面柜的3个探头脉冲数的总和与测得的脉冲总数量大致相等，且邻近探头的脉冲数都远小于这3个探头，由此可确认只有532BCT柜存在局放源；而且6探头处完全符合上述判据中的3个条件，其获得的脉冲数最多，其占到89％，短期局部放电剧烈程度值、长期局部放电剧烈程度值、平均幅值等指标在8个探头中最大，所以放电源位于6号探头附近。另外，从短期局部放电剧烈程度可知，通道6的值比通道2高出许多。综上所述，532BCT开关柜可确定存在局放源，而且放电源是在532BCT柜正面的中部，所以供电局试验研究所马上申请停电检查。
三、局放位置的确定及处理
某供电局试验研究所对该变电站10 kV 532BCT柜进行了停电开柜门检查，在检查过程中看到柜内各设备的表面并没有明显的放电痕迹．但发现该柜的A相隔离开关静触头处的铜片有松动。因此，现场技术人员尝试加上运行相电压6 kV，发现在隔离开关A相动静触头连接处产生放电火花，而且该隔离开关比较靠近532BCT柜的正面，所以怀疑该处是产生局放的源头处。另外，在现场也对该柜的其他设备进行了加压局放试验，并没有发现异常局放信号，所以最终确定该柜只存在一个局放源，而且局放源位于隔离开关A相静触头处，于是供电局试验研究所立即上报检修班组同事进行处理。
此外，再对处理后的532BCT柜进行加压局放检测，发现原来存在的局放信号全都消失了。经分析，产生局放的原因是由于静触头的两侧铜片松动，导致动静触头之间接触不良，存在间隙，从而产生放电。待将铜片上的螺丝拧紧，让动静触头接触良好后，放电现象消失。
四、讨论
1、在停电检查开关柜内设备缺陷时，不一定通过打耐压的方式，可采用边加运行电压边测局放的方法。
2、由于现场干扰因素较多，因此在进行10 kV开关柜局部放电带电测试前，必须测量10 kV高压室内的非带电金属物品，作为背景值。
3、对存在有疑似局部放电的变电站要进行跟踪测试。
五、结语
综上所述，10 kV开关柜因其操作方便、运行可靠、占地较小等优点在变电站广泛使用，其安全运行直接影响整个变电站乃至地区的电能质量和供电可靠程度。因此，对开关柜运行状态的检测及对故障的预判是保证其安全运行的关键。本文采用暂态对地电压法和超高频法结合应用到开关柜局部放电检测，进而证明了两种方法相结合的检测开关柜局部放电的新方法。
参考文献：
[1]彭华东.采用暂态对地电压法综合检测开关柜局部放电[J].高电压技术，2014（10）．
[2]刘云鹏.高压开关柜局部放电UHF在线监测系统的研究[J].电力技术，2014（01）．
[3]曾雄杰.TEV和UHF在1O kV开关柜带电检测中的应用[J].高压电器，2015（01）.
论文作者:毛晓鸣1,张权生2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
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