关键词：局部放电；高压开关柜；带电检测；应用；
高压开关柜作为一种非常常见的电气设备，目前在世界电力系统中得到了广泛的应用。开关柜内的电气设备经过长时间的运行，如柱式绝缘子、接地开关、电力电缆等，由于磁场、电场等因素的影响，会导致其绝缘老化、强度降低，造成局部放电。进入21世纪以来，现场检测技术在各个方面得到了广泛的应用，现场检测取代停电检测已成为必然趋势。
一、特高频局部放电检测的原理
电力设备局部放电是指电力设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其他位置。特高频局部放电检测技术是基于探测局部放电所发出的电磁波信号，局部放电过程中将产生很陡的脉冲电流，其快速上升时间小于1 ns，并向四周辐射出频率高达数GHz电磁波。特高频检测是通过UHF传感器检测特高频电磁波(频率范围300~3 000 MHz)信号，从而获得局部放电信息，通过分析相关信息，给出判断结论。根据现场设备情况不同，可以采用内置式特高频传感器或外置式传感器。
二、传统高压开关柜带电检测技术的基本原理
目前，高压开关柜实验中，应用较为普遍的带电检测试验主要有：暂态地电压局放检测、超声波局放检测。将两种测试数据与其他背景监测数据相结合，对数据进行整理分析，完成设备评估，延长设备测试周期；如果提前发现了设备的潜在缺陷，就可以针对性的采取相关对策，预防事故，保持设备稳定运行。
1.暂态对地电压法基本原理。如果高压开关柜中的某些设备发生了局部放电现象，放电能量会由带电部分移动到接地部分，并产生频率很高的电流波，迅速地向四面八方传播。虽然电流波只作用于金属表面，而不能向柜体外穿透。但实际上，在柜门连接处、散热孔处、电缆终端等部位存在空隙，信号会通过这些部位向设备外传输能量，它将通过开关柜的金属外表面，并直接传递到大地中。当暂态接地电压信号出现在金属柜表面时，通过内置暂态接地电压传感器，将电流信号进行处理，就可以得到局部放电数据。
2.超声波法基本原理。在局部放电发生时，放电点的基础状态被打破，其所处的空间环境失去平衡，发生机械振荡，传递出声音或振动信号。固体和液体振动幅度较小，而气体的振动幅度较大。放电会产生声波，一般来说，其频率范围最小只有几赫兹，而最大可达到几兆赫兹，而人类的听觉器官在不借助外部辅助的情况下，是不可能听到高于20kHz的声波，所以在进行检测工作时，工作人员需要借助超声波传感器。传感器根据使用情况分为几种类型，敞开式的灵敏度较高，但有效频率基本固定在40kHz。压电式的灵敏度较差，但频率覆盖范围较宽，一般为20~200kHz。
三、高压开关柜局部放电带电检测应用
开关柜局部放电检测时，应首先测量背景噪声。有条件时需分别测量空气背景和金属背景。然后尽可能关闭周围空间中的干扰源，如空调、手机、日光灯、SF6在线报警装置、除湿装置等。由于室外的一些干扰源发出的电磁波也可能造成影响，包括雷达、广播、电台、无线电信号等，因此测量背景噪声时，应该需要多次记录，并取其平均值读数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使用暂态地电压法测量时，应在开关柜柜体表面选择多个检测点，根据柜内设备的安装位置，通常会在前柜门中部和下部各选择一个检测点，（因为前上部无高压设备，一般为二次端子），在后柜门通常会在上部、中部和下部各取一个检测点；高压室内存在较多开关柜时，一般会成行布置，对处于行两端的开关柜还应在两侧柜门的上部、中部和下部各取一个检测点，信号也尽可能选择在柜内设备的中心位置。检测时，传感器探头和其要测量的金属柜体表面之间，一定要紧紧贴住。出现任何一些细小的空隙，也会对测量结果造成影响。使用超声波法进行检测时，一定要使用敞开式传感器，尽量在留有空隙的部位进行检测，可以选取柜体间空隙、散热孔、观察窗等部位，并尽量不要碰触金属柜体。检测过程中传感器应缓慢移动扫描，不遗漏任何可能泄露声波信号的缝隙。使用特高频法测量时，由于特高频信号不能穿越金属柜体，传感器应紧密贴在观察窗、散热孔等位置，不能贴在开关柜金属表面。
四、应用实例
某220 kV变电站在开展特高频局部放电带电检测时发现1号主变301开关柜内存在放电信号，初步判断301开关柜柜内存在局部放电缺陷，需开展停电查找故障原因。
1.超声波和暂态地电压检测。在对301开关柜进行超声波和暂态地电压检测时，其测量结果均满足《国网运检部关于印发变电设备带电检测工作指导意见的通知规定:超声波检测无典型放电波形或音响，且数值≤8 dB；暂态地电压测试相对值≤20 dB。
2.特高频局部放电检测。在对301开关柜进行特高频局部放电检测时，高压室内背景显示正常，但在301开关柜后下柜门的玻璃视窗处检测到典型的放电图谱，检测到的最大放电强度达57 dB，参考Q/GDW11059.2—2013《气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第2部分特高频法》，初步诊断分析为悬浮电位放电，经验判断为严重缺陷。观察开关柜内部结构，后下柜门玻璃视窗对应柜内设备有:电流互感器、带电显示传感器及母线引下排等，故怀疑放电源可能为柜内电流互感器或带电显示传感器。
3.停电试验检查。（1）外观检查。对301开关柜内的互感器、带电显示装置、铜排等进行详细检查，未发现带电显示装置和铜牌有异常及放电痕迹，但穿心互感器的等电位连接线与内壁粘接处均有不同程度的不平整、不光滑，有明显毛刺。将三相互感器拆下后，发现互感器内的等电位连接线直接用胶粘贴在TA内壁上，粘接处有部分翘起，运行过程中有可能产生悬浮电位。轻扯等电位连接线便可将粘接处扯开，并且发现其粘接面有大量的绿色粉末。（2）试验诊断分析。在对301电流互感器进行外观检查之后，继续对电流互感器开展了绝缘电阻和脉冲电流法局部放电试验。301电流互感器整体绝缘电阻良好，通过脉冲法开展局部放电试验，依据DL/T 417—2006《电力设备局部放电现场测量导则》三相电流互感器有两相局部放电数据严重超标。
4.原因分析及处理。通过现场停电检查，301开关柜中的电流互感器等电位连接线与内壁的连接不可靠，在运行时产生悬浮电位放电，是导致特高频局部放电信号明显的直接原因。通过停电局部放电试验检测，发现了A，C相电流互感器局部放电超标，如果继续投运必将带来严重隐患。为确保安全运行，更换了互感器及连接支排，处理后对互感器连同支排开展了耐压试验，并在升压至运行电压后进行了超声波、暂态地电压和特高频局部放电检测，结果显示正常。
总之，目前，由于高压开关柜的停电试验周期较长，绝缘缺陷在两次停电试验间很难被发现，由于设备绝缘性故障都从局部放电开始，因此，运用带电检测方法发现设备的放电信号，以此替代停电试验，从而及时有效的发现缺陷，预防事故的发生。
参考文献：
[1]张刚，开关柜局部放电带电检测技术的应用.2018.
[2]江兴刚，浅谈特高频法在高压开关柜局部放电带电检测中的应用.2019.
论文作者:张耀峰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/22
标签：开关柜论文; 局部论文; 柜内论文; 高压论文; 设备论文; 电压论文; 信号论文; 《工程管理前沿》2020年第2期论文;