摘要：伴随人们生活水平的不断改善，人类生产生活所需的用电负荷不断攀升，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。
关键词：高压开关柜；局部放电；检测技术
高压开关柜一般用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗等工作，可以起到通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV-550kV之间，可以分为高压负荷开关、高压隔离开关与接地等几大类。在实际工作中，高压开关柜往往存在局部放电问题，造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程，整个系统的电能消耗也会因此增加。
1高压开关柜局部放电检测技术的必要性
1.1高压开关柜局部放电现象简述
高压开关柜在电力系统中的主要作用是对系统输配电的过程进行控制和保护。为了提高其功能性和安全性，采用交流金属封闭开关。但是，实际应用中仍然会发生局部放电的现象。导致高压开关柜发生局部发电现象的主要原因，在于某一绝缘结构发生故障。因此，发生故障的区域内绝缘结构会失效，经历长时间的放电如果不能够及时制止这种现象，就会导致内部主绝缘被电流击穿，从而对电力系统的安全稳定运行造成极大破坏。高压开关柜局部放电现象主要有两种表现形式，一种是内部放电，一种是表面放电。内部放电主要体现为光、热、化学气体、电磁波等现象，而外部放电主要体现在声、光和热现象。
1.2局部放电现象的危害
局部放电的危害主要包括两个方面，一是造成系统设备绝缘性下降、加快老化速度，二是造成电能的浪费。由于高压开关柜电压较高，超过空气等介质的击穿场强，会对系统中各类构件的绝缘外皮造成不利影响，在强大电压作用下，电流的破坏力十分突出，绝缘皮的老化速度会在局部放电的影响下加快，二者呈现显著的正相关。电能的浪费方面，频繁的局部放电会造成系统电能损耗的加剧，研究人员曾对广州某地11座大型商民两用建筑进行过调查，结果表明严重的局部放电会导致电能损耗增加8％-15％。因此，在电力系统的工作中应重视局部放电问题，由于局部放电带有隐蔽性，分析其检测技术十分重要。
2高压开关柜局部放电检测技术
2.1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。
2.2超声波（AE）检测法
高压开光柜局部放电作为一个电荷持续释放或者传输的过程，会使得放电局部的电场应力、机械应力及粒子力等出现失衡问题，进而引发振荡变化，其中机械应力、粒子力的振荡会使得放电处局部介质振动，进一步形成声波信号。AE检测法即为借助检测仪获取局部形成的超声信号，以实现对高压开关柜局部放电的检测。该项检测技术的主要特征在于传感器与电力设备的电气回路不会产生相关联系，进而也不会遭受到电气相关的干扰，需要注意的是，在实际应用AE检测法时往往会受到周围设备机械振动、外界噪声等的影响。
2.3 PDL1定位法
局部放电问题近年来引起国内外的广泛重视，现有的研究表明，局部放电的激烈程度、放电部位和侦测难度存在一定关联，一般来说局部放电的频率越高、位置越靠外，信号越明显，这是PDL1定位法应用的基本原则之一。应用PDL1定位法，使用相对读数（dB）来描述局部放电活动程度，可以强化对TEV信号的捕捉能力，当高压开关柜内出现局部放电现象后，应用PDL1定位法可以对相关情况进行定量测试，根据检测强度的不同对发生放电问题的原点进行定位。研究表明，两根电容耦合探测器的时间差可以用于局部放电源检测，因此PDL1定位法一般应用两根电容耦合探测器进行作业，高频脉冲先后得到捕捉后，局部放电的位置基本能够得到确定.
2.4特高频（UHF）检测法
UHF检测法的基本原理在于借助特高频传感器对高压开关柜局部放电时形成的特高频电磁波信号（300MHz~3GHz）开展检测，获取局部信号的幅值、相位等一系列信息。因为高压开关柜属于金属封闭的开关设备，使得特高频信号仅可通过柜子缝隙或者观察孔传出，如同AE检测法，借助非接触外置式传感器置于柜体孔隙部位，以实现对局部放电特高频信号的检测。UHF检测法表现出良好的灵敏度及抗干扰能力，基于波形特征可评定缺陷类型，并且可实现以电磁波时差测量为基础的放电准确定位，有效区分高压开关柜局部放电及设备周围的放电类型。
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3高压开关柜局放数据的采集和分析方法
从原理上来看，ＴＥＶ法和超声波法是具备比较性的检测技术。某一个开关柜所检测到的结果应该同相同类型的开关柜检测数据或者是以前的检测数据进行相互的比较，如果说所取得的数据相比相同型号或者是之前的结果要超出很多，就说明开关柜处于放电活动之中，这样就可以推断出故障发生的可能性。①高压开关柜局部放电的数据采集。当前，相对成熟的检测方式有ＴＥＶ检测仪器和超声波检测仪器，为了让检测数据存在可比性，就需要保持每一次高压开关柜的测试点不变，也就是每次需要在某一个固定的开关柜点位进行测量。如此，就可以让每一次测量都保持一致的干扰环境，在后期的分析时，就可以将环境干扰排除掉。②高压开关柜局部放电的数据分析。在同一开关柜的局部放电检测中使用统计分析法，就能够分类统计ＴＥＶ检测数值以及超声波检测数值在相同情况下的实际数值，如此，就可以初步做出判断的依据。而环境条件、工作电压、绝缘材料以及开关柜制造厂家等都会对局部放电的测量结果产生影响，所以，这一部分因素都会导致检测结果出现错误的判断，这是现场操作当中需要留心与特别注意的。
4高压开关柜局部放电检测技术实践应用
以某地区电力企业为例，对高压开关柜局部放电检测技术开展实例分析，分别对100kV、200kV变电站开展局部放电检测。局部放电检测流程，具体而言：首先，找出检测部位。在局部放电检测过程中，首要选择极易放电的部位开展检测，诸如高压开关柜的母排连接处、支撑绝缘件、开关、套管等部位。倘若检测设备条件允许，则可对高压开关柜中母线架桥部位开展放电检测。然后，筛选检测方法。自本次放电检测中应用的方法包括TEV检测、AE检测法、UHF检测法等方法。最后，对最终放电检测结果开展分析。在100kV变电站中，高压开关柜电压为10kV，结合实验结果可发现，高压开关柜前部、中部为23dB，外部则不足20dB，由此表明该高压开关柜未引发放电现象。而对另一高压开关柜开展检测过程中，因为这一高压开关柜受到外界环境很大程度影响，并且并非封闭式开关柜，因而最终放电检测结果相较于正常值会更高。结合检测结果可得出，本100kV变电站伴有轻微放电现状，在今后对该变电站进行管理时，应当提高对这一高压开关柜的有效关注，只要放电水平高于正常值，便应当对其开展有效处理，确保高压开关柜的安全有序运行。在200kV变电站中，高压开关柜电压为35kV，结合实验结果可发现，高压开关柜后部为23dB，外部为20dB，由此表明该高压开关柜未引发放电现象。在对变电站高压开关柜开展放电检测过程中，第一步要找到放电检测的部位，然后对放电检测数据开展分析，最终结合分析结果建立对应的保护计划。倘若最终放电分析结果为不放电，则无需对其开展重点管理；倘若放电检测结果显示轻微放电，则应当加大对这一高压开关柜的管理力度；倘若放电检测结果远超安全放电范围，则应当及时对其开展维修管理。对高压开关柜开展局部放电检测，可切实缩减高压开关柜在运行过程可能引发的安全事故，并且还可提高放电维修质量，最终达成降低电能损失的目的。由此表明，开展高压开关柜局部放电检测对变电站安全有序运行至关重要。
5切实加强故障的判断
在检测和分析数据的基础上，就应切实加强对其故障的判断，尤其是结合初步的判断和统计分析的基础上，对开关柜是否局部放电进行动态的判断。具体的判断方法如下：
首先是初步判断，在初步判断过程中，应详细全面的统计和掌握设备存在的故障现象，并对设备年度故障率进行分析。其次应是加强统计分析工作，再对某一面的开关柜局部放电的情况进行普测处理，通过试验取出最大的值和最小值，再对二者进行比较。运维人员通过试验对试验数据的分析和比较会得到以下几个方面的结果：当后者大于前者时，主要是由于开关柜的负荷减少，其信号干扰情况出现好转，所以其温湿度就会好转。如后者小于前者时，那试验结果恰恰与其相反，但是如果二者相等时，那就说明其外来因素干扰和负荷以及温湿度均相同，所以开关柜处于平稳的运行状态。在根据判定值确定的基础上，应通过开关柜常年的运行数据情况为依据，为确定前者和后者判断提供基础，但是若开关柜周边的环境可能会对局部放电试验结果产生影响，所以，在确定判断值的时候，需要考虑到的试验误差。然后确定其判断的实际依据，通过长时间的比较，建立相应的设备数据库，以得出一个具有指导意义的试验数值。因此在实际变电设备检修工作中，基于TEV和超声波技术的高压开关柜局部放电检测己在供电企业得到广泛有效应用，相比其它的检测试验技术，具有测试效果更好、效率更高等优点。通过此技术的应用可以提供最可靠的数据支持来实现变电设备状态检修，对于今后的变电设备状态评级提供可靠的依据。所以运维检修人员必须在日常工作中加强开关柜局部放电的检测和试验，才能更好地找出其存在的安全隐患。
结语
总而言之，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
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论文作者:薛文智
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：开关柜论文; 局部论文; 高压论文; 检测技术论文; 现象论文; 信号论文; 变电站论文; 《电力设备》2019年第16期论文;