摘要：开关柜是电网的重要组成部分，其运行的稳定性直接影响到电网安全运行，开关柜依靠以往的巡视、试验和检测技术，往往难以达到及时掌握设备缺陷的要求。在对供电可靠性要求逐步提高的背景下，开关柜的局部放电带电检测技术应用变得尤为重要，它可以在不停电的情况下实时掌握设备运行状态，及时发现设备绝缘缺陷，避免事故发展，从而更加合理高效地开展检修工作。
关键词：开关柜；局部放电；带电检测；技术应用
一、局部放电现象以及其危害
（一）局部放电现象
局部放电现象是指在足够强的电场作用下，电力设备绝缘介质局部范围内出现的放电现象。该现象会导致导体间的绝缘局部短接，造成各种破坏。根据目前的研究结果，局部放电可能在液体绝缘气泡、固体绝缘空穴、导体或半导体的边缘处发生，大多集中于气隙部位。
（二）局部放电现象的危害
局部放电的危害主要包括两个方面，一是造成系统设备绝缘性下降、加快老化速度，二是造成电能的浪费。由于高压开关柜电压较高，超过空气等介质的击穿场强，会对系统中各类构件的绝缘外皮造成不利影响，在强大电压作用下，电流的破坏力十分突出，绝缘皮的老化速度会在局部放电的影响下加快，二者呈现显著的正相关。电能的浪费方面，频繁的局部放电会造成系统电能损耗的加剧，研究人员曾对某地11座大型变电站进行调查，结果表明严重的局部放电会导致电能损耗增加8％-15％。因此，在电力系统的工作中应重视局部放电问题，由于局部放电带有隐蔽性，分析其检测技术十分重要。
二、局部放电检测技术概述
（一）超声波检测技术
它主要是借助超声波传感器采集超声波信号，有效确定设备局部放电的位置及大小，其中超声波信号的频率范围应保持在20～200kHz。由于超声波信号属于机械振动波，不会受电气的干扰，因此可通过时差法和幅值法定位信号源。
（二）暂态地电压检测技术
一般，在针对电气设备实施局部放电的情况下，可以经由玻璃窗与开关柜的缝隙传出电磁波。当然，设备表层的金属也可传出电磁波，对地面形成持续性的暂态电压脉冲信号。在开关柜金属表层，该信号能实现传播，并通过柜门缝隙或开关柜孔洞传出，经过金属壳体外表面传到大地。该技术在实际工作中的应用，往往需要在开关柜的不同开口缝隙处装设电容耦合式传感器。要贴紧金属外壳，才能对暂态地电压信号进行检测。此外，对表征布局放电进行判断时，应以测试读数大小为依据，通过电磁波的特性定位设备内部的放电源。
（三）特高频检测技术
该技术也称之为超高频检测技术，最常见的是利用特殊的特高频传感器，针对电磁波内的特高频分量进行检测，并基于此深层次地研究或许会发生放电的地方及其具体的类型。现场开关柜的带电检测工作中常采用该技术，可通过时差法和幅值法定位放电源。
三、开关柜中局部放电检测的技术应用
（一）应用实例
本文通过对某个变电站开关柜局部放电检测的实际过程为例进行分析。具体地，采取比较研究的方式，针对在检测开关柜局部放电过程中单一带电检测技术以及综合检测技术的不同特点，展开具体的剖析与论述。该变电站小室内采用的是6面铠装移开式金属封闭开关柜，图1为母线小室内开关柜示意图。实际运行过程中，小室内臭氧味十分重，故而发出小时内存在局部放电问题的质疑。鉴于此，分别采取综合检测技术和单一带电检测技术检测小室内的各个开关柜。
（二）具体应用
（1）暂态地电压检测
利用暂态地电压检测技术检测开关柜的后下、后上、前下、前上等位置，检测结果如表1所示，其中12dB为背景噪声。313开关柜的最大信号为26dB，最大信号幅值为29dB，分别比背景噪声大14dB和17dB。由此可得，此开关柜或许存在放电点。
（2）超声波检测
采取超声波检测的方式，对所有开关柜的柜门缝隙及其开孔位置进行检测。最后发现，313开关柜中部信号的幅值很大。通过连续检测，相较于背景信号，313开关柜处超声波信号的峰值与有效值明显偏大，且具有明显的100Hz相关性与50Hz相关性。同时，通过开关柜超声波检测相位图谱可知，313开关柜处的超声波信号工频相干性较为明显。因此，可以判断313开关柜处的放电类型属于不对称悬浮放电，且距离柜门中部较远时，信号的100Hz相关性、50Hz相关性、峰值与有效值明显减小。
（3）特高频检测
利用特高频检测技术检测所有的开关柜，最终意识到此类开关柜均存在放电信号的可能。为此，绘制了特高频检测信号图谱，以此展现所有的检测开关柜后获取到的特高频信号。PRPS谱图的两簇信号属于标准信号，此类信号差不多维持270°与90°，工频相关性强，意味着此类疑似放电信号为悬浮信号。同时，313开关柜前柜门与后柜门处信号最大幅值分别为63dB和64dB，而301开关柜后柜门处信号最大幅值为63dB，说明各柜门观察窗的特高频信号在幅值方面没有明显差别，不能通过幅值法准确定位信号源。要想寻找准确的疑似放电点位置，可以借助时差定位法进行检测。通过对PRPS图谱中两簇大小相差较大的特征的分析研究，可推导出放电信号是一种不对称的悬浮放电，并从不同方向上进行定位，从而判断出疑似放电点位于313开关柜的中间位置。
（4）综合检测法检测
首先，利用特高频检测技术初步检测小室。当小室内的开关柜出现异常信号时，可利用电磁波信号传播方向性及该检测的幅值法，确定信号来源。其次，通过暂态地电压检测技术检测每一面开关柜，检测结构如表1所示，以此判断313开关柜数据异常，可能存在局部电源。同时，利用特高频检测中的时差法，定位313开关柜周围信号，最终确定信号源处于该柜中间部位。再次，依托超声波检测技术深入检测313开关柜的孔洞与周围的缝隙。不难看出，开关柜后的缝隙位置处具有很强的信号，由此可判定此类信号为不对称悬浮放电。最后，运用紫外检测技术进一步检测313开关柜中间位置，可知该柜中间位置为穿墙套管和母排引下线相连处，且连接位置存在放电问题。
（5）停电后放电部位检测
将小室内各个开关柜停电后，开柜检测313开关柜。可以发现，313开关柜母排引下线处存在轻微的受潮及少量脏污，且和穿墙套管相接处有放电的苗头，做标记，这将对综合检测技术的效用提供佐证。
图1母线小室内开关柜示意图
四、结论
开关柜在配电网中具有较广的适用范围，使用数量也十分之大，因此其自身引起的故障也多。这需要将局部放电检测技术合理应用于开关柜，采用多种检测技术相结合的方式，保证检测的时效性和准确性，及早发现和处理故障，从而提高电气设备的安全性与可靠性，有效实现企业的经济效益。
参考文献：
[1]胡冉，张顺斌.10kV开关柜局部放电在线检测仿真分析及应用[J].广东电力，2017，（8）：87-90.
[2]杨超，张霖.开关柜局部放电带电检测技术的运用[J].电气开关，2017，（5）：6-8.
[3]孔令明，肖云东，刘娟，等.开关柜局部放电带电检测定位技术的应用与研究[J].山东电力技术，2017，（6）：5-8.
论文作者:耿宁,
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
标签：开关柜论文; 局部论文; 信号论文; 检测技术论文; 柜门论文; 超声波论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第18期论文;