摘要：本文首先分析了开展局部放电检测的重要性，然后分析了高压开关柜带电检测技术的基本原理：暂态对地电压法基本原理；超声波法基本原理；高压开关柜局部放电带电检测使用情况。
关键词：局部放电；带电检测；高压
高压开关柜在运行过程中不可避免受到老化、受潮、机械损伤等因素影响,造成绝缘劣化等情况发生,给电网的供电稳定性带来极大的不确定性。传统的非带电检测方法可以检测出开关柜存在的一些较为明显的绝缘缺陷,比如绝缘电阻值降低,耐压性能下降等,但必须在停电情况下才可进行,对于开关柜内尚处于发展阶段的缺陷却没有什么好的办法。
局部放电作为绝缘缺陷的一个产生因素,同时也是开关柜发生绝缘劣化的表征之一,通过带电检测局部放电信号,可以提前发现开关柜内的绝缘缺陷,对于减少停电次数,及时消除缺陷,保障电网安全稳定运行发挥着十分重要的作用。目前,已有多种针对高压开关柜带电检测的方法,在一定程度上可以满足对开关柜内局部放电信号的检测与分析,但由于高压开关柜所处环境电磁干扰及噪声干扰较大,单纯利用某一种带电检测方法,很难真正做到局部放电信号的精确定位及综合分析判断。因此有必要利用多种带电检测技术手段,对高压开关柜的带电检测结果进行综合分析,以达到准确、无误的目的。
一、开展局部放电检测的重要性
在电力系统运行中,开关柜广泛用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,在整个电力工业中占有非常重要的地位。而根据中国电科院开关设备故障统计结果表明绝缘与载流故障约占30%~50%之间,因此绝缘材料的绝缘状态往往是决定电力设备性能与寿命的关健指标。长期以来,运用预防性试验来诊断开关柜内设备的绝缘状况起到了一定的效果,但由于预防性试验周期的时间间隔较长,不能有效发现设备存在的潜伏性缺陷,同时开关柜设备停电间隔时间直接决定了用户供电的可靠性。所以如能运用检测技术得知设备的绝缘状态,进一步加以分析研究,将可应用于故障的诊断与预防,使设备故障率降低,避免电力设备在运行中发生突发性绝缘损坏事故,因而做好开关柜的性能状态检修是提高供电设备可靠性的重要技术手段。
二、高压开关柜带电检测技术的基本原理
（一）暂态对地电压法基本原理
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它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。
（二）超声波法基本原理
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
目前,高压开关柜试验的带电测试主要项目为:超声波法检测、TEV法检测。通过结合超声波法与TEV法的带电检测和巡视情况,在不停电的状态下,可以实现状态评估的目的,指导完成设备的“状态检修”工作,减少停电次数,更容易发现潜伏的绝缘缺陷,有效地预防由于绝缘劣化所造成的事故。
（三）高压开关柜局部放电带电检测使用情况
局部放电声电波检测仪小巧方便,由电容耦合传感器、数据采集及输入单元、数据处理单元等部分组成,包含TEV法和超声波法两种检测方法。使用TEV法能够检测出局部放电幅值(dB)、脉冲数量、周期、放电严重度,可以切换多种检测模式。使用超声波法能够检测出声波幅值(dB),通过调整增益去提高精度,通过传感器将声波转换为电信号,最后进入信号采集系统。
在开展开关柜局部放电检测前,先对仪器进行自检,然后测量环境背景噪声的大小。由于开关柜外部的一些声源发出的电磁波也可能在开关柜上产生瞬时电压,其中包括架空线绝缘子、变压器进线套管、强的无线电信号、附近高速公路的车流量甚至是不连接到开关柜的金属体等,因此测量背景噪声时需要记下至少三次的幅值,并取平均值作为环境噪声的读数。
开始测量时,检测点应在柜前中部和下部,柜后的上、中下部进行选择,信号也尽可能选择较大部位,如电缆盒、电流互感器室、母排室、断路器以及电压互感器等中心位置。使用暂态对地电压法测量时,应使探头垂直地与在其要测量的金属体接触,不能留有空隙,使用超声波法检测时,传感器应靠近金属空隙、观察窗等声波信号容易泄漏部位。
结束语
对开关柜实施在线监测,需要找出重点问题,切忌盲目求全、求 精、求细,应讲求实用性; 绝缘与载流故障在开关柜故障中比重较大,开展局部放电在线监 测具有现实意义; 声电联合测试是开关柜局部放电监测的最佳选择; 趋势分析、横向对比、统计分析等都是状态检修的重要技术,阈值分析法需要综合各方面的信息才能应用;检测技术仅是 状态检修的技术手段,局部放电数据的分析才是状态检修的核心;在不 影响供电可靠性的前提下,灵活开展局部放电带电检测是降低配网高压 开关柜故障率的有效手段,从现有检测技术的灵敏性和实际情况考虑, 加强开关柜状态检测的巡检率是预防事故扩大,将事故消除在萌芽状态 的有利途径。
参考文献：
[1]万晓琪,宋辉,罗林根,李喆,盛戈皞,江秀臣.卷积神经网络在局部放电图像模式识别的应用[J/OL].电网技术:1-8[2018-11-21].https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2018.1345.
[2]宋辉,代杰杰,李喆,罗林根,盛戈皞,江秀臣.运行条件下GIS局部放电严重程度评估方法[J/OL].中国电机工程学报:1-10[2018-11-21].https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.180638.
[3]黄烜城,黄涛,洪荃沂,朱宇萌,王万浩,赵煦.基于DR技术的GIS设备内部绝缘缺陷检测[J/OL].热力发电,2018(11):140-146[2018-11-21].https://doi.org/10.19666/j.rlfd.201802070.
[4]李想.500kV刀闸气室超声波局部放电异常分析[J].通讯世界,2018(10):194-195.
[5]郑昌江,雷勇,王鹏,王剑,周群,李金泉.重复短脉冲上升时间对变频电机绝缘局部放电统计特性的影响[J].绝缘材料,2018,51(10):50-56.
论文作者:李云龙,温令云,杨超尘
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
标签：开关柜论文; 局部论文; 高压论文; 声波论文; 超声波论文; 柜内论文; 状态论文; 《电力设备》2018年第25期论文;