摘要：本文主要分析了我国常用的高压开关设备系统。结合当前国家实际使用过程中出现的问题内部开关设备的缺陷一起分析，实际的检查过程测试并显示放电本身及其所处的实际操作环境。有效客观分析根据绝缘放电缺陷表现形式的多样性及其主要和次要主要特点，结合区域开关设备的实际运行情况国家提出了相应的解决方案。在实际测试过程中，测试结果直接受到专家经验和相应测试设备的抗干扰性能的影响。
关键词：高压开关柜；局部放电；状态分析；应对措施
引言
随着电力行业的发展，电力设备如高压开关柜的使用越来越多，其运行状态对电力系统供电可靠性有很大的影响。一旦发生故障，有可能线路和设备会受损，造成大面积停电。绝缘类故障主要表现为绝缘击穿，产生的主要原因有：绝缘老化、过电压、工艺不满足要求等。绝大多数的绝缘类故障在故障前期都会产生局部放电现象，出现局部放电时，会产生气体生成物、电脉冲、超声波、电磁辐射、光、局部过热及产生能量损耗等现象。调查表明，50% 以上的故障是可预先发现的。通过对局部放电进行检测，提前发现设备存在的问题，采取有效措施，避免发展成为故障。在实际检测过程中需要对相应设备放电的基本特征进行有效的掌握、在进行具体的检测工作时有选择性的选取放电技术，提高了检测工作的准确性，为设备的平稳运行打下良好的基础。
一、局部放电检测系统的构成
当前新型的开关柜局部放电检测系统主要可以分为信号单元、附件以及校验器这三个部分。在实际工作过程主要通过内置地波以及超声波进行控制，其中地电波主要通过内置传感器进行传播。在实际检测过程中超声波检测可以有效的降低干扰电波带来的影响，通常在检测过程中利用高保真耳机进行辅助检测。在实际进行检测工作时需要根据实际情况选择具体的检测方式，在检测工作开始前可以利用校验器对检测仪器进行检测，提高整体的检测质量。
二、高压开关柜局部放电检测方法
1、脉冲电流法
脉冲电流法是通过检测测量阻抗在耦合电容侧或通过罗戈夫斯基线圈从电力设备的中性点或接地点测取局部放电信号。该方法检测实时性较好且灵敏度较高，能够测量放电量、放电频次、放电能量、放电相位等，是广泛使用的一种局部放电检测方法。
2、特高频法
特高频法是通过特高频传感器对电力设备局部放电产生的特高频电磁波信号进行检测的方法。在局部放电中，会产生陡的电流脉冲，脉冲的上升时间为几 ns，激发特高频的电磁波。该方法可避开常规频率的干扰，具有良好抗干扰特性、故障定位准确、灵敏度高、检测范围大等优点。
3、暂态对地电压法
暂态对地电压法是通过检测局部放电在电气设备对接地金属壳之间产生的放电电压实现的。当开关柜对地绝缘发生局部放电时，产生少量电容性放电电量，电量很小且持续时间非常短。该方法受外界干扰小，可提高检测的灵敏度与可靠性，在电力设备得到广泛应用。
4、超声波检测法
超声波检测法是利用超声波传感器检测电力设备局部放电产生的超声波信号从而判定局部放电的方法。超声波检测法受电气干扰小，对放电源的定位准确。局部放电检测方法还有其他的检测方法，如：振荡波法、气相色谱检测法、光检测法等多种检测方法。通过对高压开关柜局部放电检测方法进行分析，每种检测技术检测原理不相同，适用范围也不一样。超声波检测可用于开关柜等金属封闭型的开关设备，也可用于复合绝缘的部件。超声波检测法测量的不是电信号，利于排除电气产生的干扰，容易实现在线检测，能识别放电模式，得到放电电荷的组成等信息，所以，本系统采用超声波检测法进行检测。
三、局部放电的现象研究
局部放电现象在高压放电设备上较为常见，电力设备绝缘能力较强的电场工作时，受到电场的作用很容易出现局部放电现象。这种放电形式会使得导体间出现局部短路现象但又不会单方面形成导电通道。但是局部放电会对绝缘介质的状态产生直接的影响，并其其影响程度直接受到局部放电强度的影响。这也是当前高压电力设备出现绝缘损坏现象最主要的一个原因。所以在相应的科研人员在设计高压电力设备绝缘设备时，需要不断降低长期在高压环境工作时相应的绝缘材料的影响。对运行中的设备要加强监测，一旦局部放电超过一定范围，需要将设备进行及时的检查及维修然后再进行使用。
四、搭建高压开关柜的抗干扰检测系统
在实验室搭建的高压开关柜抗干扰局方检测平台如下图所示。其中 AC 表示交流电源，AT 表示的是调压器，Rp 表示的是保护电阻，T 是变压器，R1和 R2表示分压器（1：10000）；
CHB 表示 TEV 传感器，工频高压用 CHA 表示，接收电磁波接收器用 CHC 进行表示，缺陷模式是 M。
在做抗干扰实验研究时，分别通过偶极子电磁波接收器模拟变电站的干扰声来发射电磁波，同时针对放电模型进行电晕干扰的模拟，利用接收电磁波的双传感器与 TEV 研究开关柜的局部放电和外部干扰。偶极子电磁波接收器发射电磁波模拟变电站通信干扰与针板放电模型模拟电晕干扰的开关柜抗干扰实验研究结果如图：
如图表示的，TEV 和接收电磁波接收器双传感器二者同时进行检测的局部放电检测系统，能够有效的将开关柜的外部干扰与局部放电脉冲区分开来，并且对开关柜表面的通信干扰和电晕干扰进行有效抑制，进而将开关柜局部放电和外部干扰之间进行有效的分离和识别，同时还能够提升开关柜局部放电的检测精度。
基于TEV和接收电磁波接收器双传感器的通信干扰下脉冲信号实验波形及分离结果。
五、检测方法以及各个方法基本原理
1、地电波主要原理以及其检测方法
当高压放电设备发生局部放电现象时，通常其放电现象主要在与接地点相接近的地区出现，极易出现相对电流现象，并且会通过金属表面进行传播。在内部放电时，其放电量主要会聚集在被接地屏蔽的内表面，通常出现连续屏蔽现象时，相应的检测设备很难在外部有效的检测，但一部分屏蔽层在一些绝缘部位和各个垫圈之间的连接处以及电缆绝缘终端等部位通常没有进行有效的连接，因此局部放电所产生的高频信号会在这几个地方最终传播到屏蔽外壳。结合相应电场知识理论进行分析可知，在局部放电现象发生的过程中会出现变化的电场，而变化的电场又会起磁场发生变化，通过磁场的变化又引起电场的变化，因此，在交变电场与磁场进行相互激发并向外传播的过程中，最终形成了电磁波。当高压开关柜出现局部放电现象时有一部分会传到金属表层，整个设备的表面会出现一定的局部电流，直接导致设备表面出现了波阻抗现象，从而使得设备外层出现了一种暂态对地电压，通常将这类情况简称为 TEV。
地表波检测法是当前一种新兴的检测技术，在实际应用此项技术的过程中可以在开关柜正常运行的状态下进行检测工作，不管是在线检测或者是离线检测都不需要关闭设备，并且可以及时的发先高压开关柜存在的绝缘缺陷，并且进行及时的预防，为后续的维修工作打下了良好的基础，并且具有十分良好的抗干扰性能，具有十分良好的应用价值。因为空间电磁脉冲可穿透进入电房，之后可以在在被测设备金属外壳上或者金属外壳以外的金属表面检测到相应的对应电位，极大程度的影响了最终的检测结果。所以在进行实际的测试工作之前需要在电房金属门及空气中分别进行一次测量，从而有效的降低干扰带来的影响。
2、超声波的原理与检测方法
超声波也是声波的一个分支，通常这类声波人耳听不见并且频率高于 20KHZ，它和声波很多相同的地方，主要都是由不同物质通过震动产生的，而且这类声波只能在空气中传播；与此同时，在自然界中这类声波很多，很多动物都可以对超声波进行发射以及接受，在这其中以蝙蝠表现的最为突出，在实际进行捕猎时可以对十分微弱的超声波进行利用。
超声波检测技术是以发生局部放电现象时出现的机械信号为主要的研究基础的，在利用超声波技术时可以很好的降低干扰因素带来的影响，十分容易实现在线的检测工作以及空间定位工作，并且超声波的检测技术可以对局部放电进行有效的识别，为绝缘体转台的评估提供了良好的依据。
在出现局部放电现象时总会出现声发射现象，并且产生的声波在很多领域阶段都会发生散射，而且各个频率所占的分量都不一样。而超声波是这类声波中人耳不能识别的一个分量，但是声波在传播过程中会遵循机械波的主要传播原理，声波通常都是以球面波的形式向外进行扩散，而且声波在不同的传播介质当中其传播速度也会存在一定的差别，在不同的介质中传播时可能会出现折射以及反射现象。
通过对超声波局部放电的原理进行具体的分析可知，通常超声波传感器可以对局部放电产生的超声波进行有效的检测与接收，将所产生的超声波信号转化为电信号，再经过系统的处理之后分析出局部放电的主要特征，通过对这些特征的分析，对开关柜设备绝缘材料的具体状态进行合理的评估。
结束语
本文主要对开关柜局部放电检测系统的原理以及检测方法进行了分析，将开关柜出现绝缘放电现象时出现的问题进行了系统的分析，当前高压开关柜的超声波以及地电波的检测技术在检测高压开关柜局部放电现象时起着至关重要的作用，在利用此项技术时可以对开关柜实际的运行状态进行良好的掌握，间接的掌握了相应绝缘材料破损的具体程度，并在之后的一段时间对其实际的绝缘状态进行实时的监控，针对其出现的问题提出相应的解决策略，从而显著的提高高压开关柜实际的运行效率。
参考文献：
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[2]张然．XLPE 电缆的绝缘状态评价、预测和可靠性评估［D］．华南理工大学，2017．
[3]王庆华.高压开关柜局部放电超声波传感器的研制及其抗干扰的研究.电气技术2017.
论文作者:欧任勤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：局部论文; 开关柜论文; 超声波论文; 高压论文; 现象论文; 干扰论文; 电磁波论文; 《基层建设》2019年第16期论文;