摘要：我国变电站大量采用了金属封闭式开关柜，开关柜的工作状态直接决定了变电站能否安全、可靠的运行。所以，实时监测开关柜的工作状态、科学预判故障的类型以及检修是确保开关柜长期、可靠和安全运行的关键。据相关研究表明，开关柜故障中，40%的故障是由于载流缺陷和绝缘问题所导致的，基于此，本文对开关柜局部放电带电检测技术进行了研究。
关键词：开关柜；局部放电；带电检测技术
在变电站的绝缘设备中，各个设备的绝缘系统以及各个不问的电场强度不一。在局部区域内，如果电场强度与区域介质的电场强度相同时，此区域就会出现放电的现象。但在两导体之间如果没有施加电压，整个绝缘系统不会被击穿，只是击穿部分绝缘体。这种状况如果可以只发生在导体附近也可以发生在其他地方。从而仍然保持绝缘性能。这种现象称之为局部放电现象。通过局部放电的原理，我们可以进行局部放电检测。在发生局部放电时，一般会带来电磁辐射、声、光、热、介质损耗、高频脉冲等现象。对于绝缘体内部探测可以发现，按照采用相应的方法来测量不同的现象。我们把按照局部放电过程所产生的一系列的物理、化学效应的测量方式称之为局部放电测量。通过局部放电所发出的电荷交换、能量消耗、电磁波放电、声与光及各类信息来表示局部放电的过程。
1开关柜局部放电带电检测技术应用的必要性
我国目前的开关柜检测工作主要是在停电状态下开展，而对开关柜局部放电的带电检测较少。因为开关柜的预防性试验周期是6年，所以很难在这之间发现存在的问题，这就容易造成由于开关柜检测不到位，不能及时进行维修而导致事故漏洞。此外由于开关柜装置是安放在安装箱内，所以如果运行过程中电力设备存在异常，工作人员在巡视中也不能及时发现，这也会造成安全隐患。所以必须加强开关柜局部放电带电检测技术的开发和完善，在事故潜伏期就清楚了解开关柜内部设备放电的变化趋势，并及时做好预防事故发生的有力措施，最大限度避免突发事故发生。
2常见的开关柜放电带电检测技术
2.1超声波检测技术
当高压电气设备内部存在局部放电的时候，通常都会产生超声波，而且超声波会以极快的速度向周边的介质进行传播。随着超声波能量的的放出，超声波信号可以通过不同的介质，并且以球面波的形式向周边扩散。而利用超声波传感器对用电材料甩电效应的作用进行分析，可以准确检测出开关柜局部放电的具体位置。这种检测的方法，主要是利用传声波传感器对超声波放出信号之间的时间差进行测量，进而掌握开关柜放电位置和传感器之间的距离。超声波检测技术有着很强的干扰能力，而且频带也特别宽，可以广泛应用于强电环境的电力系统当中，并且能够对电晕以及悬浮放电等其他特殊情况进行很好的检测。然而，超声波检测技术特存在一定的缺陷，其自身的波长较短，也有着特别强的方向性，此外在通过不同用电材料的边界时，会出现反射或者全发射等现象，并且超声波在传播的路途中，也有可能会发生叠加以及干涉等情况。因此，在超声波检测技术应用的时候，要充分注意超声波检测的灵敏度，超声波检测的灵敏度主要取决于超声波信号传播的介质和传播的路径。
2.2暂态地电压检测技术
在开关柜局部放电的情况下，通常会产生出变化的电场，而变化的电场会引起磁场的变化，反过来变化的磁场又会感应出电场，这样，交叉变化的电场和磁场互相激发并且向外界传播，进而形成了电磁波。当电力系统的电气设备局部出现放电的时候，产生的电磁波会通过金属箱体的连接缝进行传播，然后通过开关柜设备表面传播到地面，形成一种电压脉，也就是暂态地电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆利用专业的电容耦合传感器能够准确对这一类的信号进行检测，从而掌握开关柜局部放电的频率和幅值。暂态地电压检测技术受外界干扰信号较少，因此，在实际的开关柜放电带电检测过程中，受外界的干扰影响也就特别小，能够极大地提高开关柜局部放电带电检测的可靠性和灵敏度。但是，也正是由于暂态地电压检测的灵敏度特别高，这就使得低电压在空气中的衰减幅度也就越大。
2.3现场联合检测技术
超声波检测技术和暂态地电压检测技术在实际应用的过程中都存在一定的缺陷，不能对开关柜局部放电的问题进行详细全面的带电检测。这时，我们就可以在实际的带电检测工作中，综合各种检测方法进行全面地检测。目前，现场联合检测技术主要是以暂态地电压检测技术为主导，超声波检测技术为辅，多种检测技术综合利用。
例如，当利用这种现场联合检测技术对10―35kV的开关柜进行带电检测时，先利用暂态地电压检测技术对开关柜进行带电检测，排除现场的干扰，然后在进行实际的测量。为保证测量数值的准确性，可以把局部放电测试仪放置在开关柜局部放电以发生的地方。测量后，要以开关柜内以及前后金属门的信号测试平均值作为信号背景的参考值。当暂态地电压检测到开关柜异常时，再利用超声波检测技术进行进一步的确认，详细掌握开关柜局部放电的具体位置。在超声波检测的时候，要把超声波传感器放置在开关柜缝隙处，这样可以更好地接收传播信号。在检测结束后，对检测的数据进行详细的分析，判断和计算出开关柜局部放电的现象。
3应用实例分析
比如某个变电站10kv开关柜有噪声，需要采用地电波法与超声波法进行带电检测。两种检测方法的结果表明开关柜的TEV测量值都和背景数值基本相同，都在规定的范围内，而站内某开关柜的超声波数值明显大于其他开关柜的超声波数值，并且在开关柜的背部测量所得数值比前部高，根据这些现象就可以初步判断是由于开关柜背部的面板松动造成的发动机震动而引发的开关柜局部放电。当对开关柜进行局部放电带电检测后，进行停电维修时，应该打开开关柜背部面板，将松动的部位紧固，然后再进行地电波和超声波的带电检测，看所测得的超声波和TEV测量值是否都恢复正常。再比如在对某变电站35KV开关室的相邻两个开关柜进行局部放电带电检测时就需要先分别运用两种检测技术进行TEV测量和超声波测量，随后用超声波测量技术或者超频率测量技术进行定位，进而分析放电的具体位置，根据测量得来的具体数据来进一步判断放电的原因，这样地电波和超声波相结合的方法能够很快找出开关柜局部放电的具体情况，便于及时采取有效措施。上述事例表明，单一的测量技术很难准确全面地反映局部放电的具体实际，有时还会引起误判，所以在开关柜局部放电带电检测中要综合采用多种方法来更加全面准确地掌握局部放电的具体原因、位置，便于维修。
4结语
本文具体介绍了用于高压开关柜局部放电检测的电检测方法，各种方法各有其自身优点和缺陷。展望了高压开关柜局部放电检测方法的发展方向，声―电联合、声―光联合等综合检测技术将成为局部放电检测的主流方向，便携式和固定设备结合判断故障成为日益重要的方法。更强的抗干扰能力和更高的工作稳定性，是未来局部放电检测技术需要努力突破的方向。
参考文献：
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论文作者:崔文韬,令狐建刚,上官元月,牛婷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/26
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