（上海交通大学 上海 200240）
摘要：介绍了基于TEV、超声波和特高频相结合的局部放电检测的基本原理、检测方法和判定依据应用到某高压电站内35KV开关柜的局部放电检修中，应用结果表明，声电联合方法可准确判定开关柜内的放电位置、放电类型及放电强度等，并能对其趋势进行分析，为开关柜状态检修在线检测提供了有力的技术保障。
关键词：开关柜；暂态地电压；超声波；特高频；故障诊断
前言
随着电力系统规模的不断扩大，现代电力系统对输送电能的质量以及电力设备安全、稳定运行的要求不断提高。10KV、35KV等金属封闭成套开关柜广泛用于各个变电站、开关站中，这些开关设备安全可靠运行决定了供电的可靠性和安全性。成套开关柜内设备数量多且结构紧密，因此存在很多高电压场区域，再加上设备的结构缺陷、安装工艺及环境的温湿度影响，正常运行时一些局部绝缘薄弱环节极易发生局部放电。因此采用声电联合状态评估及故障诊断方法是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键。
一、基于开关柜声电联合状态评估方法基本原理
局部放电是指发生电极之间尚未造成贯穿性的放电。在强电场作用下，电气设备内部的绝缘缺陷产生局部放电的同时会随着电脉冲发生电磁辐射、放电噪声等现象。电气设备在这种状态下长期运行，绝缘性能将呈指数型下降。通过对设备放电时产生的声、电进行捕捉、并结合特征图谱进行综合分析，可以对放电类型进行一个初步判定。
二、开关柜状态评估需考量的状态量
2.1 TEV检测原理
开关柜发生局部放电时，放电点产生的电磁波形成的暂态电压，通过开关柜外壳表面传到接地网，这个暂态电压即为TEV电压。该检测方法通过容性传感器探头检测柜体表面的暂态对地电压信号，频带范围为3-100MHz，通过TEV电压的幅值和频率来反应每次放电活动的强弱。
2.2 超声波检测原理
电力设备在放电过程中会产生超声波，随着放电的发生，伴随着声响四周介质传播，通过一个或多个超声波传感器对开关柜缝隙传出的超声波信号转换为电信号就能对局部放电进行测量和定位
2.3 特高频检测原理
电力设备内发生局部放电时的电流脉冲能在内部激励频率高达数吉赫兹的电磁波，特高频局部放电检测通过检测300-3000MHz的电磁波信号来实现局部放电检测。开关柜内放电产生的特高频电磁波信号速度相当于空气中传播的光信号，捕捉该信号可大大提高灵敏度和抗干扰能力，利用信号捕捉的时间差及特征图谱，可以准确定位放电位置和类型。
三、开关柜故障诊断方法实例分析
2016年6月14日，在对某500KV变电站35千伏开关柜进行暂态地电压检测时发现35伏0号所用变3075闸刀柜前暂态地电压幅值偏大，疑似存在放电现象。6月15日对这两个开关柜进行暂态地电压复测，信号仍然存在。随后开展声电联合检测进行验证，最终确认35千伏0号所用变3075闸刀柜内部有局部放电现象，根据图谱特征及开关柜结构判断该缺陷类型疑似为早期绝缘类缺陷。
此次声电联合项目检测方法所用仪器有EA、上海华乘T-90局部放电综合测试仪及PDS-G2500、PD71特高频测试仪。
3.1暂态地电压法
通过Ultra TEV plusEA于6月14日首次暂态地电压检测数据，测点部位如下所示
通道1和通道2均有特高频信号
通道1幅值大于通道2且时间领先检测人员利用PDS-G2500局部放电综合测试仪检测发现35千伏0号所用变3075闸刀柜前仓存在异常信号。从上图中我们可以看出开关柜前侧底部测得的信号幅值较大，且时间领先于中部。为了进一步确定局放信号产生于开关柜内部，并对信号源进行准确定位检测人员立即开展特高频时差、幅值分析。
根据暂态地电压的数据显示，底部信号幅值最大，因此利用两个UHF特高频传感器在开关柜前侧底部位置捕捉信号，过程中发现0号所用变3075闸刀柜前出现特高频信号，而当传感器朝向外部环境及紧贴0号所用变307开关柜前未出现特高频信号，由此判断该信号是由3075闸刀柜内产生。
以信号最强点为基准点，不断横向移动另一个传感器，当示波器两个信号的时间差接近相同时，该局放信号是由该两点的中性线纵向平面内产生，并将信号基准点改变到中性点处。
以新的信号基准点，不断纵向移动另一个传感器，当示波器两个信号时间差接近相同时，可以确定横向平面。
用同样的方法可以确定另一个轴向平面。最终通过三个平面确定了故障点的大致位置位于0号所用变3075闸刀柜内避雷器手车母线侧动静触头处。
3.4特高频法确定故障类型
检测人员使用局部放电测试仪PD71，对其放电类型进行判断。对测点每间隔X分钟测试一次，连续监测X小时候，形成累积PRPD图谱，如下图所示。
综合PRPD图谱及故障定位，可以初步判断出该缺陷类型为0号所用变3075闸刀柜内避雷器手车母线动静绝缘触头盒产生了电晕放电现象，从而产生局部放电信号。但由于放电现象还只是早期绝缘缺陷，因此在超声波测试中并没有很强的特征信号出现。
结语
针对某500KV开关柜声电联合测试过程得到如下结论：用TEV检测方法进行普测，将疑似故障点进行统计，采用超声检测方法与特高频检测方法相结合，利用超声信号50HZ相关性及100HZ相关性初步判定故障类型、利用特高频信号检测灵敏度高、不易衰减的特点对放电进行判断，通过示波器既可以捕捉异常信号进行准确定位也可以观察放电累积PRPD图谱，进一步增加信号识别的可靠性。
参考文献
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[2]骆东松，鲁晔.声电联合法在35KV开关柜局部放电检测中的应用[J].工矿自动化,2014,40(3):94-97.
[3]陈荭，宋运平，罗传胜，郑涛.特高频法在开关柜局部放电检测中的应用[B].广西电力，2015年第38卷第6期.
论文作者:朱涛,盛戈皞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/14
标签：开关柜论文; 信号论文; 局部论文; 电压论文; 闸刀论文; 柜内论文; 图谱论文; 《电力设备》2018年第5期论文;