摘要：局部放电检测技术作为一种不影响设备正常运行的检测和评估手段，已经在断路器类设备安全维护中得到广泛应用。声电联合技术通过同时检测局部放电信号的超高频信号和超声波信号，可以充分发挥两种方法的优点和避免两种方式各自的缺点，现场应用表明，采用声电联合技术检测可以更有效地排除现场干扰，不仅可以诊断全封闭组合电器的缺陷，还可以诊断金属铠装式开关柜的缺陷，从而避免故障的发生，保障设备的安全运行。
关键词：局部放电；超声波；特高频；声电联合技术
1 引言
局部放电是设备绝缘劣化的征兆和表现形式之一，对设备进行局部放电检测，可以了解设备内是否有局部放电存在和局部放电的具体位置以及局部放电的类型和放电量，还可以利用检测结果评估绝缘劣化的程度和运行安全性的危害程度，作为采取有关措施的依据。目前，我国的开关类设备运行检测广泛采用了特高频和超声波局部放电测量技术。本文将介绍采用声电联合测量方法的特点，以及这种方法在测定SF6气体绝缘组合电器和金属铠装式开关柜的内部局部放电中的应用，并分析应用这种方法测定的效果。
2 声电联合法检测原理及定位技术
用于检测设备局部放电的超声波定位法，抗电气干扰能力强、定位精确度高，但是容易受到各种干扰，而且检测有效范围较小、现场应用不方便。特高频（UHF）法灵敏度高，可实现局部放电在线定位与缺陷类型模式识别，运用方便、定位较为准确。声电联合法就是把超声波定位法和UHF定位法结合在一起，充分发挥两种方法的优点，避免两种方式各自的缺点。
2.1超声波法
电力设备内部产生局部放电的时候，会产生冲击的振动及声音，利用来自气体介质中传播过来的超声信号，或者通过安装在设备腔体外壁上的超声波传感器测量局部放电产生的超声信号进行定位，通过测量局部放电产生的超声信号传播到多个不同位置的超声传感器的时延或时间差，根据时延和超声波传播速度，可以计算局部放电源的位置，实现绝缘缺陷的准确定位。超声波法设备使用简便、技术成熟，现场应用的经验也比较丰富，特别是采用这种方法，可不改变设备的运行方式进行带电测量，而且由于测定的对象是超声波信号，因此抗电磁干扰的能力比较强，比较信号的幅值，可以定位到缺陷发生的腔体，甚至精确到厘米范围内，定位精确度高。不过在现场使用时，超声波传感器容易受周围环境噪声的影响，特别是设备本身如果产生一定的机械振动，会使超声检测产生较大的误差，而且由于超声传感器检测有效范围较小，在局部放电定位时，工作量非常大，现场应用不太方便。
2.2特高频法
电力设备内部一旦产生局部放电，放电产生的电磁波信号以光速在设备中传播，安装在不同位置的传感器，可以先后接受到这种电磁波信号。超高频法就是利用不同传感器接收到的同一放电源信号时间差，计算局部放电源的位置，实现绝缘缺陷定位。超高频法在UHF（0.3~3.0 GHz）频段内选择合适的频段进行局部放电的电磁波信号检测。设备运行现场的干扰源主要来自架空线和变电站母线上的电晕放电、导体接触不良产生的电弧放电、站内可控硅产生的强电脉冲以及其他设备内部的放电、无线电波、载波通讯、系统内开关动作等。研究表明，这些干扰主要集中在300 MHz以下频段（300 MHz以上频段虽然也存在特高频干扰信号，但由于信号在传播路径上衰减很快，并且很容易被屏蔽），因此选择超高频段的电磁信号作为检测信号，可以避开常规电气测试方法中难以识别的电力系统干扰，显著提高局部放电检测的信噪比。
UHF法具有灵敏度高，可实现局部放电在线定位与缺陷类型模式识别等优点。不过该方法测量的信号的时差在纳秒量级，因此不仅需要测量设备具有很高的采样率和频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以便读取信号的起始时间。
2.3声电联合技术
UHF法与超声法具有互补的特性，同时采用UHF传感器和超声传感器对设备进行局部放电检测，既可以发挥UHF法不受设备机械振动等环境影响、定位快速的优点，又可以充分利用超声的抗电气干扰能力强、定位准确的特点。声电联合法检测GIS局部放电基本原理如图1所示。
图1声电联合技术检测GIS局部放电基本原理
声电联合定位技术是先采用UHF法或者超声波法对设备局部放电进行初步定位分析，确定局部放电的大致范围，然后再采用UHF法和超声法联合进行定位分析，实现绝缘缺陷的精确定位。声电联合定位法由于同时检测局部放电的电磁波信号和超声波信号，因此通过对两种传感器检测到的信号进行分析能更加有效地排除现场干扰，提高局部放电定位精度和缺陷类型识别的准确性，有利于发现并确定绝缘缺陷，实现设备的安全维护。
3 声电联合技术在开关柜局部放电检测中的应用
2015年4月发现110kVXX变电站XX开关柜后柜门中上部暂态地电位及超声波检测数据异常。
超声波检测数据信号幅值最大为24dB，频率成分1[50Hz]和频率成分2 均有成分且频率成分2大于频率成分1，波形每周期出现2簇具有工频相关性，初步判断为悬浮放电，且开关柜后中部偏左缝隙处信号最强。
随后在该开关柜后柜门采用特高频检测技术进行了检测，特高频检测图谱具有明显的局放特征，信号具有工频相关性，进一步判断为悬浮放电。
最后，采用PDS-1500型局部放电定位仪对局放点进行定位测试，红色波形超前绿色波形，说明该信号源来自红色传感器上方，即来自开关柜上方母排的概率较大，需要对开关柜上方母排支撑绝缘子处及柜内紧固母线的线夹进行检查。
2016年4月，对该开关柜进行停电检测，打开开关柜后柜门后，试验人员发现，B、C相母排连接螺丝松动，并且C相螺丝连接处螺丝有明显电弧灼伤痕迹，与之前的检测结果相一致。
试验人员随即对C相的母排连接螺丝进行更换，并且将B、C相螺丝进行紧固。设备送电后，进行复测，XX开关柜内局部放电信号消失。
4 结束语
（1）声电联合技术通过同时检测局部放电信号的UHF信号和超声信号，对两种信号进行对比分析，能更加有效地排除现场干扰，提高局部放电和缺陷类型识别的准确性。
（2）采用声电联合定位法对绝缘缺陷进行定位，能够进一步提高局部放电定位的准确度。
（3）现场应用表明，检测局部放电在线声电联合检测技术能有效地发现运行中设备的绝缘缺陷，为设备的状态检修提供有力的检测手段。
参考文献：
[1] 刘君华；姚 明，王 江，等.基于GIS中电磁波传播路径特性的局放源定位方法[J].电力系统自动化，2008，32（21）：77-81.
[2] 钱 勇，黄成军，江秀臣，等.基于超高频法的GIS局部放电在线检测研究现状及展望[J].电网技术，2005，29（1）：40-43，55.
论文作者:徐康,张欢,黄正丹,陈瑜,罗群
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：局部论文; 信号论文; 设备论文; 超声波论文; 开关柜论文; 超声论文; 电联论文; 《基层建设》2018年第34期论文;