摘要：文章基于10kV开关柜局部放电可能引起的故障，阐述了局部放电检测的重要性，分析了基于TEV、AE、UHF的局部放电检测技术，并通过实例进行验证分析，为掌握10kV开关柜的运行状况和故障检测提供了具体的分析方法。
关键词：开关柜；局部放电；检测技术
一、局部放电检测技术原理
当开关柜设备内部发生局部放电现象时，放电产生的电磁波信号会向各个方向传播，并通过金属柜体的接缝处从开关柜内部向外部传播。电磁波信号在开关室内传播时会导致开关柜的金属壳体表面感应出地电波信号，采用耦合电容传感器可以检测到这种地电波信号。
开关柜设备在放电过程中也会产生声波信号。放电产生的声波频带范围很宽，可以从几十赫兹到几兆赫兹，其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。利用超声波频段检测局部放电信号可以很好地避开外界噪声的干扰，同时根据放电释放的能量与检测到的声能之间的关系，可以评估出放电的强弱，从而判断开关柜设备内部的绝缘劣化状况。
采用地电波和超声波检测技术，能有效发现开关柜的局部放电情况，通过测试局部放电信号幅度和单位时间内的放电脉冲数可以评估设备内部绝缘劣化严重程度，为设备的状态维修提供科学的决策依据。
以下结合一大楼配电室开关柜检测结果，开展地电波、超声波以及图谱检测结果分析，判断开关柜内部绝缘劣化的位置以及严重程度。实际测试中按照普测、设备故障确认和故障部位精确定位步骤对局部放电故障点进行了定位，缩小了设备故障查找范围。
二、电力设备局部放电的产生与分类
通常情况下由于气体的击穿场强比固体介质低得多，气体中的电场又比固体介质中高。因此，往往在气隙的部位产生局部放电。电力设备中的局部放电虽然仅限于局部范围，但每一次放电对绝缘介质都会有一些影响，这样就会造成电介质绝缘强度逐步下降。强烈的局部放电对介质的影响较大，绝缘强度很快下降，这是造成高压绝缘损坏的重要因素。其中，发生在绝缘体内部的放电叫内部局放；发生在绝缘体外部的放电叫表面局放；发生在被气体包围的导体附件的放电。
1TEV法、AE法、UHF法的检测原理及特点
2.1TEV检测技术
高压开关柜发生局部的放电的情况下，可以出现电磁波，其能够根据金属外部的间隙由开关柜里释放于外层部分。在电磁波运输至开关柜外部的情况下，其可以于触碰地面的金属外部出现暂态低电压，它的波动出于单个毫伏到单个伏的领域里，同时会瞬间就消失，普遍仅仅存在单位纳秒的范围之内。能够选择传感器紧抓此TEV信号，进而对非整体的放电行为进行检验。
检验开关柜运行的状态高水平的专业能力是不必要的，相关人员能够很简单的由TEV测试仪清晰的得到幅值、脉冲数及烈度三个指标。
检测过程中把传感器触碰到开关柜具备开口及孔隙的金属外部，由于局部的放电引起的TEV信号的大小和地区放电的大小还有放电位置的是紧密联系的，与放电位置的传感器距离小的，获取的TEV幅度也就更多，因此可以根据TEV信号幅度对比明确现阶段展现出不安全性的开关柜。此外，TEV测试体系单单呈递的是幅值、脉冲数和烈度三项指标，不可以明确的展示内部存在问题的类别。
当进行试验的时候，既需要掌握局方的特性及大小，换句话而言指的是幅值及脉冲数，同时应该考虑实际的定位局部的放电的出现，这是极其重要的。TEV测试系统以及一系列的传感应器，将其各自放置于金属箱体的不一样的位置，选择非整体的放电信号的顺序，根据探测器的阶段的不同可以得到差放电出现的实际位置的相应的数据。然而由于TEV信号具有不高的频率，减少速度很慢，可以出现不少的局部放电源，这种情况下可以彼此实施干扰，导致定位不明确及耗费太久的时间。
2.2AE检测技术
电力装置里面出现的非整体的放电信号的情况下，可以出现冲击的振动。超声波法根据装置腔体外层位置放置超声波传感器以对非整体放电信号进行测量。
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AE法的主要特性为传感器和电力装置的电气回路不存在紧密的关联性，没有被电气部分所影响，然而现场运行的情况下不难被四周的条件噪声及装置振动所作用。超声波在固体里具有很快的传播速率，然而减速也不慢，所以起不易射透装置的金属壳，因此规定装置需要有能够被测量的开口及缝隙。与此同时超声波表现出一定的方向性，传感器需要放置于局放源才具有一定的灵敏性。
超声法应该根据很多的不一样方位的超声传感器得出的时间，选择空间几何策略得出局部放电源的地点，实现局部放电的清晰的定位。
2.3UHF检测技术
局部放电检测UHF法工作原理是根据传感器监测电力装置里非整体放电过程中出现的超高频电磁波信号，进而得出非整体放电的有关的数据，做到非整体放电监测。因为电晕干扰关键是于小于300MHz频下，所以UHF法全面的不受到电晕等影响，展现出很强的灵敏性及抗干扰性。UHF信号能够传输示波器等信号解决装置，做到局部的放电带电监测、定位还有缺陷种类鉴定等。
UHF法非整体放电定位原理及TEV法同时属于时差法。将UHF信号传播进拥有很高分辨率示波器，根据测定时间差能够清晰鉴定非整体放电信号的地点。UHF信号属于ns类别的，频率大，多局放源彼此影响不大，定位耗时不长同时具有很高的精准性。
UHF信号频率大且衰减快，外界干扰信号能够根据屏蔽策略以适当的处理，现场方便的额途径则为把传感器选择屏蔽金属布裹严实，现场检测通过测量得出的策略是极其妥善的。
三、10kV开关柜局放试验分析及整改措施
3.1局放试验分析
运维班将TEV与超声波检测法结合使用，对2014年局放试验不合格的10kV开关柜进行统计，柜内带电部位表面放电占71.7%，班组对这现象进行分析。环境方面，班组用湿度计测量设备箱体内湿度，湿度在80%以上的数量占82.9%；设备方面，底部的防护是整体防护的薄弱环节，小组封堵完好的柜进行观察，发现开关柜分别出现水雾、积尘严重、异味三种异常现象，异常率达100%，同时发现恶劣环境从设备底部进入比例占61.1%。综上所述，导致开关柜内带电部位表面放电主要有两方面原因，一是室内或设备箱体内空气湿度大，二是柜内底部封堵不满足现场环境。
3.2制定整改措施
3.2.1加装新型智能除湿设备
在此之前，开关柜也有除湿装置，主要为加热除湿和空调冷凝两种方式。前者优点是体积小，成本低，但相对耗能高；后者优点是除湿效果稳定，但体积大，使用成本高。因此，班组采用半导体制冷除湿方式来除湿。该除湿装置在一定电压作用下产生冷热效应，将冷凝器表面温度降至露点，从而使空气中的水分子凝结，经水槽汇集并引流排至密封空间外，实现降低开关柜内部空间的绝对湿度。
3.2.2加强开关柜底部封堵和基础底部通风
防火隔板与防火堵料组合使用，对开关柜进行封堵。防火隔板也称防火防火隔板或不燃阻火板等，是由多种不燃材料压制而成，阻燃性能好，机械强度高，耐化学防腐蚀。在室外设备土建基础加装百叶窗或通风管。加强设备底部土建的通风，建议安装两个通风管，这样可以让底部气体产生对流，效果更佳，减少基础内部气体对设备的影响。
结束语
本次对10kV大楼1号高压配电室开关柜定位结果，表明在G01I段PT开关柜下部位置存在局部放电源，放电类型为悬浮放电，由于该局部放电信号相对较弱，建议适当关注，并加强带电检测工作，观察设备局部放电的发展趋势。
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论文作者:朱守能1,吴文伟2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：开关柜论文; 局部论文; 信号论文; 设备论文; 超声波论文; 传感器论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第33期论文;