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摘要：随着社会的发展与科技的创新，我国的电力系统也实现了进一步的进步。在配电网中，35kV开关柜是一项非常重要的设备。通过相关调查得出，导致开关柜出现故障的一个重要原因，就是局部放电问题。从本质上来讲，若设备长期出现局部放电的问题，其就会导致供电设备局部老化速度的加快，并且，在一定的条件下，其还会出现绝缘层的破坏问题，并因此而对设备的正常运行产生影响。因此，本文通过分析案例，试图找出开关柜内绝缘产生局放带电的原因，并对具体的检修处理方法进行细致的分析，以期使消缺工作效率更高。
关键词：带电检测技术；开关柜局放；应用
从本质上来讲，电气设备运行的可靠性，在很大程度上都依赖于电气设备自身的绝缘性能，然而，我们在进行设备绝缘性能的衡量时，其中最主要的一个标准，就是局部放电的发展程度。以往的设备局部放电现象大都由巡视人员通过目视、耳听等方式进行检查判断，缺乏及时性与准确性，待到发现缺陷时，局部放电现象可能已经发展到异常严重程度。与传统的巡检和停电试验相比，局部放电的带电检测技术在发现设备潜伏性隐患故障方面具有显著优势。目前，我国电力系统普遍采用状态检修模式，状态检修的基础是需要提前掌握设备状态信息，并依据信息提出检修决策与建议，局部放电的带电检测已经成为设备状态评价的重要技术手段之一，其技术应用对于保证各级电网安全可靠运行具有至关重要的意义。
一、开关柜带电检测技术分析
（一）地电压法
从本质上来讲，当相关的高压电气设备在出现局部放电的问题时，其局部放电源的周围将会出现大量的电磁波，并且不断的向四周传播。事实上，开关柜不是全密封机构，当电磁波通过金属箱体的开口、接缝处或气体绝缘开关的衬垫时，会产生一个暂态电压脉冲，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。此类电压脉冲信号称为TEV信号，其反应灵敏度高，我们可通过金属箱体检测到开关柜内部的局部放电信号，这就是地电压检测法。地电压法能够发现设备的潜在性放电缺陷，通过与典型放电模型的比对，可以较为准确地定位为哪种类型的故障。目前开关柜局部放电的检测尚处在经验积累阶段，应通过大量的典型放电模型来记录试验数据，在对数据进行整理归纳之后找出规律，以达到对设备故障的快速、准确甄别。
（二）超声波法
在实际的电气设备放电过程当中，由于出现了放电问题，使得其周围的机械应力、粒子力会发生振荡而产生超声波，且很快向四周介质传播。伴随有声波能量的放出，超声波信号以某一速度通过不同介质（隔板、油、SF6气体等），并以球面波的形式向四周传播。由于超声波频率高且其波长较短，因此它的方向性较强，能量较为集中，抗干扰能力强，容易实现检测，但其通过两种材料边界时会发生反射，传播过程中会很快衰减，故其检测灵敏度较差。
二、几种典型的开关柜放电模型
在实际的应用过程中，开关柜的局部放电试验多以地电压检测法为主，超声波法为辅，本文暂进行地电压法的探讨。为探究几种典型放电模式下的监测数据，笔者设计了3种试验模型置于开关柜内进行试验，其试验接线图如下，升高电压时，对其进行TEV检测并记录相关数据。
（一）针板放电
在完成接线之后，需要进行升压，并且，要求每种试验条件下连续测量5次，并取不同的测量部位，对开关柜的TEV数据进行整理后得出针板放电TEV值与试验电压的关系曲线。我们可以得出，TEV局放测试仪的输出dB值几乎与试验电压呈线性关系，随着放电量大增大，TEV局放测试仪的输出值也随之增大。
（二）沿面放电
通过运用沿面放电模型，来开展相关的试验，并且逐渐对其进行升压，每种试验条件下连续测量5次，并取不同测量部位，沿面放电TEV值与试验电压对应关系，并从可以看出TEV起始值较高，仁升坡度较为平缓。
（三）悬浮放电
用过运用悬浮放电模型来对其进行试验，并开始逐步升压，每种试验条件下测量5次，每次测量位置不同，得出试验电压与TEV值之间的曲线关系。我们可以得出，悬浮放电的起始TEV值很高，且其上升一坡度更为平缓，放电量较大，达到了TEV峰值。
三、带电检测技术在开关柜局放试验中的应用案例分析
某110kV变电站35kV开关柜型号为KYN58A-40.5-27，2013-06生产，2013-11投运。2016-10-02，运维人员巡视变电站时发现35kV某311开关柜有异常声响。因此，试验人员对其进行超声波局放带电检测，在检测设备的耳机里能听到“噼里啪啦”的放电声。该开关柜附近测得的背景噪声测试结果为－3dB。结果显示，该311开关柜超声波测试数据高于背景噪声，存在异常[1]。
（一）电检测判断及缺陷分析
2016-10-02对该311开关柜的电缆室进行了超声波检测，311开关柜电缆室的超声波检测值为24dB，且耳机中存在明显的连续放电音响，根据判断，该开关柜存在缺陷。依据声音定值大小危险等级耳机中无局部放电声音不考虑数值大小正常P≤8dB正常耳机中存在明显的局部放电声音8dB＜P≤15dB异常P＞15dB缺陷。
图2 311开关柜电缆室的特高
图3 311开关柜电缆室的特高频PRPD图谱频周期图谱
检测的特高频图谱显示放电信号的极性效应非常明显，在工频相位的负半轴出现，放电次数较多，且所测图谱与尖端电晕放电的典型图谱具有较高的相似性，因此结合超声波带电检测结果和特高频带电检测结果初步判断该开关柜存在尖端电晕放电缺陷[2]。
（三）处理措施
（1）停电检查情况
在结合开关柜实测数据的基础上，检修结果如下：①电缆室内出线桩头连接排与绝缘隔板处裸露的金属垫板有毛刺存在，有放电痕迹。经分析，该开关柜厂家的绝缘隔板只有一点固定，长期运行后会出现抖动现象。为避免故障产生，厂家再用裸露金属垫板垫实间距，但工艺控制不严，仍有间隙存在。这是造成此次放电现象的主要原因，此裸露的金属垫板严重违反了开关柜设计要求。②A相避雷器连接线与绝缘隔板的距离太近，有放电痕迹存在。③B相电缆外绝缘对绝缘隔板有放电痕迹。
（2）处理措施
现将处理措施总结如下：①将电缆室内C相出线桩头连接排与绝缘隔板处裸露的金属垫板的毛刺去除，并包裹热缩套；②将A相避雷器连接线对绝缘隔板的距离按照防措要求进行位置调整，使设备间的空气绝缘净距离大于等于300mm，避免再次放电；③将B相电缆外绝缘用酒精擦拭干净，并同样按防措要求调整设备间的空气绝缘净距离，使外绝缘满足规范要求。
（3）送电后复测情况
检修处理完后对311开关柜送电，并对该开关柜进行了超声波复测，背景噪声测试如图4所示，测试结果如图5所示[3]。从检测结果可以看出，超声波检测幅值与背景噪声无异，且无频率成分。经处理后，该开关柜局部放电缺陷已消除。
图5 复测超声波结果
四、结语
总而言之，及时有效的发现并解决开关柜的局放问题，可以有效的避免其绝缘缺陷的进一步发展，并以此来避免因为开关柜的设备故障，所导致的停电损失，促进供电可靠性的提升。因此，为了能够更好的保障设备的运行质量，笔者建议设备厂家要严格控制制造、组装工艺，加强设备出厂检测管控，切实提高设备质量；在设备投运后，应加强对设备的带电检测；带电检测数据异常时，应结合带电检测数据综合判断设备状态，确保设备的安全运行。
参考文献
[1]郑文栋，黄成军，杨宁，江秀臣. 基于新型关联规则算法的开关柜局放程度分类研究[J]. 高压电器，2014，02：23-28.
[2]林俊浩. 开关柜局放的超声波及地电波检测技术研究[D].华南理工大学，2012.
论文作者:丁启健
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/2
标签：开关柜论文; 设备论文; 局部论文; 超声波论文; 电压论文; 隔板论文; 电缆论文; 《电力技术》2016年第11期论文;