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摘要：目前，对于变电设备局部放电带电检测手段主要以耐压试验为主，其中主要包括了直流耐压和交流耐压两种形式，而目前社会上所采用的检测方法主要为交流变频串联谐振的耐压方式。而通过学术界的研究发现，采取耐压试验进行检测并不能保证能为电网的运行提供可靠的保障。
关键词：变电设备；局部放电；带电检测技术
局部放电作为一种脉冲放电，会在变电站设备内部和周围空间产生一系列的光、声音、设备和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。目前局部放电带电检测技术已经逐渐取代传统的停电检测方法在变电站设备状态检测中得到了非常广泛的应用。
一、局部放电及其带电检测技术概述
1.1局部放电概述
在电力设备的运行过程中，在电场的作用之下，只有部分区域发生了放电，并未将施加电压的导体之间进行贯穿，我们将该种现象称之为局部放电。究其原因，局部放电现象主要是由于局部电厂畸变或者场强剧中，从而导致的绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。通常情况下，局部放电会对电气设备的绝缘带来很严重的危害。局部放电往往会带来局部发热、射线、带电粒子的撞击或者化学活性生成物等，从而给绝缘材料带来一定的危害。局部放电作为一种脉冲放电，其会在电力设备的内部或者四周等位置产生一系列的声、光、电和机械的振动等物理、化学现象和问题。
1.2常用的局部放电带电检测技术概述
目前应用在电力设备中的局部放电带电检测技术主要有超声波、高频、特高频以及暂态地电压检测技术。其中特高频局部放电检测技术主要是指频率介于300-3000MHZ区间的局部放电信号进行采集、分析以及判断的一种检测方法，和特高频局部放电检测技术类似的是，超声波检测技术的检测频率是介于20-200kHz。
当法生局部放电的时候，在接地的金属表面将产生瞬时地电压，这个地电压将沿金属的表面向各个方向传播，暂态地电压检测技术通过检测地电压实现对电力设备局部放电的判别和定位。
二、开关柜局部放电带电检测的必要性
2.1避免开关柜突发事故
对开关柜局部放电进行带电检测，可以及时地发现开关柜的绝缘缺陷，并采取有效措施加以解决，很大程度上避免了设备绝缘事故的发生。
2.2实现开关柜绝缘维修
在对开关柜进行带电检测的过程中，一旦开关柜的绝缘性能出现异常，可以根据检测结果对开关柜开展有针对性的维修工作，防止盲目停电造成人力、物力、财力的多重损失。
2.3提高检修质量和检修效率
变电设备局部放电带电检测技术是一个先进的检测手段，它可以有效地克服现场环境的限制，大大提高了开关柜的检修质量。另外，带电检测还具有定位功能，提高了查找故障点和干扰源的速度，而且有效地避免了停电检修极大地提高了检修效率。
三、变电设备开关柜局部放电的原因以及特征
3.1开关柜产生局部放电的原因分析
在一般情况下，开关柜的出线端会直接与配网或用户电网相连，因此，开关柜能否稳定可靠地运行对供电系统有非常大的影响，开关柜能够安全稳定地运行是供电系统能够可靠供电的根本保障。在开关柜的绝缘结构中，在长期运行过程中因灰尘沉积、绝缘受潮、绝缘老化等引起绝缘性能下降，容易发生局部放电现象，导致绝缘击穿。
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3.2开关柜局部放电的特征分析
①金属尖端放电：开关柜针尖电晕模型的放电电压一般是5kV，其放电量在50～65pC范围之内；局部放电的相位主要集中在270°附近，且放电的次数都比较多；由于电晕放电的UHF信号检测频率通常都是大于300MHz，进而导致检测灵敏度较低。
②悬浮电位放电：悬浮电位放电的产生主要是由于变电设备中的部件发生了松动的现象，或者是设备部件和非移动金属颗粒之间而产生的放电；一般情况下，开关柜的悬浮放电电压为3.5kV，其放电量约在280～320pC之间，相位集中在一、三象限。
③自由金属颗粒放电：开关柜的自由金属颗粒放电一般是指金属颗粒和开关柜部件之间的放电，放电电压一般是3.5kV，放电量在12～25pC之间，但是其局部放电的相位的规律性不是十分明显，且放电呈现出不稳定的特点。
④绝缘件内部气隙放电：绝缘件内部气隙放电主要包括了绝缘材料内部的异物、孔隙和裂缝等，其放电电压一般是2kV，放电量在55～300pC范围之内，其局部放电的相位在各个象限中均存在，因此在正负半周上局具有一定的对称性。
四、带电检测技术的基本方法
4.1暂态对地电压法基本方法
当高压开关柜发生局部放电时，由于集肤效应，先集中在与放电点相邻的接地金属柜表面，但不会直接穿透柜体，与此同时，它会产生无线电频率范围内的电磁波，并向各个方向传播出去，传播过程中可以通过金属柜上的小孔和缝隙，从柜内泄漏到外表面，而这些小孔和缝隙大多是外壳或其他绝缘部件周围的间隙。在电磁波传播的过程中，会在接地的金属柜上产生一个瞬时接地电压，这电压的范围是在1mV~1V，存在时间很短，只有几个纳秒的上升时间，通过设备的金属箱体外表面而传到大地。TEV法采用的是对数单位“dB”来表示放电的强度，因此发生局部放电时，可利用单只电容耦合式传感器在高压开关柜的接地金属外壳上进行探测。
4.2超声波法基本方法
当柜内设备产生局部放电时，因为分子间的剧烈碰撞，放电会以声波的形式传播出去。放电产生的声波的频率范围很宽，会在几Hz到几MHz之间，其中当频率低于20kHz的声波易被人听到，而高于这频率的声波需要超声波传感器才可收到，而且人在自然环境下无法听到和感受到这频率的声波。声能是从小到大变化的，随着声波传播过程中，声音频率越高，其衰减也会越来越快。因此，当高压开关柜发生放电时，其产生的超声波信号会从开关柜的接缝处或空气间隙传播出来，然后通过传感器测量超声波信号的声压，可以根据声音的衰减情况来推测出放电的强弱和位置。
4.3局放定位仪PDL1检测法
放电持续时间一般只有几个纳秒。因为电量等于电流乘以时间，一次放电1000pC，持续10纳秒，就产生100mA的电流。对于持续时间那么短的放电脉冲，被测设备就不能看作是个整体，而应看作是传输线。它的电气特性就由其分布电容和电感决定。当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。电流大小与这些电磁波产生的电压有关电压等于电流与路径阻抗的乘积。在不考虑损耗的传输线上，阻抗满足以下公式：
这里L和C是传输线单位长度的自感和电容。Zo的数值变化很大，通过研究，单芯10kV电缆约为10Ω。电压脉冲在金属壳的内表面传播，最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属壳外表传到大地。这样，使用电容耦合式传感器就可检测到放电信号，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差异对局部放电源进行定位。
结语
带电检测技术是状态检修工作中的重要一部分内容，通过不同带电检测技术的分析，能够准确的反映出变电设备的实际运行情况。因此，要加强此方面技术的运用，从而更好的促进变电设备的安全运行。
参考文献：
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[2]田宏燕.浅谈变电运行中红外测温技术的应用[J].技术创新与应用，2014.
[3]卢俊锋.红外测温技术在220kV变电运行中的应用[J].企业技术开发，2015.
作者简介：
薛小斌（1990.7-），男，陕西神木人，西北工业大学硕士，研究方向：变电检修与试验.
论文作者:薛小斌,闫富平
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/26
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