曹小斌

暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與分析

曹小斌

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司 陜西西安 710000）

高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)的重要的控制設(shè)備，其性能的優(yōu)劣與可靠直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。其主要分為高壓開關(guān)開關(guān)柜，電壓互感器開關(guān)柜、接地變或站用變開關(guān)柜等，柜體一般是由柜子、電器元件、二次元件、操作機(jī)構(gòu)組成，柜內(nèi)的主要設(shè)備依靠空氣和復(fù)合絕緣材料作為絕緣介質(zhì)。提高對(duì)高壓開關(guān)柜異常和故障的識(shí)別、診斷、分析和處理，是保障高壓開關(guān)柜可靠運(yùn)行和進(jìn)行有效檢修的重要內(nèi)容。以提高可靠性為核心的狀態(tài)檢修策略中，暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)作為帶電檢測(cè)的技術(shù)范疇，可以真實(shí)反映高壓開關(guān)柜局部放電的嚴(yán)重程度。本文就暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)的測(cè)試原理、測(cè)試流程、閾值判斷以及暫態(tài)地電壓檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析。

高壓開關(guān)柜；暫態(tài)地電壓；局部放電

1 暫態(tài)地電壓傳感器的基本原理

暫態(tài)地電壓傳感器的基本構(gòu)成是：在暫態(tài)地電壓檢測(cè)時(shí)，高壓開關(guān)柜柜體可以視作平板電容器的一個(gè)極板，暫態(tài)地電壓傳感器作為另外一個(gè)極板，而傳感器與開關(guān)柜柜體中間則是由PVC塑料組成的電容器介質(zhì)。當(dāng)開關(guān)柜發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，帶電的粒子就會(huì)以較高的速度從帶電體向非帶電體移動(dòng)，并在接地的非帶電體上產(chǎn)生比較高的高頻電流波，同時(shí)，以光速向各個(gè)方向傳遞，但是，電流波往往只集中在金屬柜體的內(nèi)表面，而不會(huì)穿透高壓開關(guān)柜的柜體。但是，當(dāng)電該流波遇到金屬斷開點(diǎn)或者絕緣連接部位時(shí)，電流波就會(huì)從高壓開關(guān)柜的內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并以電磁波的形式向外傳播，且在高壓開關(guān)柜柜體的表面形成暫態(tài)地電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)處理后，就可以得到開關(guān)柜柜內(nèi)局部放電的強(qiáng)度、重復(fù)率等特征參數(shù)。

2 暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的基本要求

（1）測(cè)量頻帶：暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備可以正確檢測(cè)到的信號(hào)頻帶范圍，一般情況下為3～100MHz。但是，因?yàn)榫植糠烹姷男盘?hào)是非常不穩(wěn)定的高頻信號(hào)，暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的頻帶范圍存在標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)與常見標(biāo)準(zhǔn)不一致，很難使用-3dB的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，高壓開關(guān)柜的局部放電射頻信號(hào)的主頻率一般都比3MHz要低。這樣的話，用不同廠家、不同類型的暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)特定類型的局部放電，結(jié)果差異比較大。但是，無(wú)限制的降低檢測(cè)下限頻率，將會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)設(shè)備的抗干擾能力降低。

（2）電容要求：暫態(tài)地電壓傳感器電容參數(shù)的計(jì)算值或者是穩(wěn)態(tài)測(cè)試值，單位都是pF。不同的廠家或許會(huì)選擇不同標(biāo)稱值的傳感器，但是其電容一般都不會(huì)超過(guò)100pF。

（3）測(cè)量范圍：暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備所能夠測(cè)量到的射頻信號(hào)的最大值或者說(shuō)有效值，單位dBmV。由于目前沒(méi)有可靠的誤差標(biāo)定辦法，所以電力企業(yè)一般要求測(cè)量范圍能夠滿足生產(chǎn)要求即可。

（4）重復(fù)率：暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)能夠正確檢測(cè)的放電活動(dòng)次數(shù)。一般采用2s作為基準(zhǔn)計(jì)數(shù)單位。

3 暫態(tài)地電壓檢測(cè)的基本流程

高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和局部放電頻譜特性與其他的電氣設(shè)備有著明顯的不同。主要表現(xiàn)為，放電部件存在于封閉的金屬殼內(nèi)，檢測(cè)設(shè)備和傳感器難以深入，開關(guān)柜的主要部件采用的是空氣絕緣或環(huán)氧樹脂固體絕緣，其絕緣強(qiáng)度較弱，電磁放電的頻譜比較低，基本上與環(huán)境電磁噪聲的頻帶重合，因此，高壓開關(guān)柜的暫態(tài)地電壓檢測(cè)必須遵循嚴(yán)格的程序，才能得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。暫態(tài)地電壓檢測(cè)之前，應(yīng)首先檢測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)的背景噪聲并做好記錄；其次是按照正常的檢測(cè)程序?qū)Ω邏洪_關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行準(zhǔn)確記錄；最后根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和閾值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析，評(píng)估高壓開關(guān)柜的實(shí)際放電數(shù)據(jù)。

4 暫態(tài)地電壓檢測(cè)閾值準(zhǔn)則

（1）當(dāng)高壓開關(guān)柜室內(nèi)的背景噪聲在20dB以下時(shí)，這時(shí)，開關(guān)柜的檢測(cè)值指的是實(shí)測(cè)值。具體的閾值準(zhǔn)則分為以下情況：①20dB以下，表示開關(guān)柜正常。②20～25dB表示該開關(guān)柜存在局部放電可能，應(yīng)縮短檢測(cè)周期，并觀察檢測(cè)值的變化情況。③25～30dB表示該開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)縮短檢測(cè)周期并結(jié)合定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位。④大于30dB表示該開關(guān)柜存在明顯的放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位，并及時(shí)處理。

（2）當(dāng)高壓開關(guān)柜室內(nèi)的背景噪聲在20dB以上時(shí)，開關(guān)柜的檢測(cè)值與背景值之間應(yīng)有明顯的差別，這樣才能保證檢測(cè)值最接近實(shí)際值。具體分為以下情況：①差值在15dB以下時(shí)，表示開關(guān)柜正常。②差值在15～20dB表示該開關(guān)柜存在局部放電可能，應(yīng)縮短檢測(cè)周期，并觀察檢測(cè)值的變化情況。③差值在20～25dB表示該開關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，應(yīng)縮短檢測(cè)周期并結(jié)合定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位。④差值大于25dB表示該開關(guān)柜存在明顯的放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位，并及時(shí)處理。

5 暫態(tài)地電壓檢測(cè)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）因?yàn)闀簯B(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果與暫態(tài)地電壓的頻譜特性密切相關(guān)，對(duì)于相同強(qiáng)度的局部放電現(xiàn)象，暫態(tài)地電壓檢測(cè)設(shè)備可能會(huì)給出不同的檢測(cè)結(jié)果。

（2）暫態(tài)地電壓檢測(cè)結(jié)果會(huì)不可避免的受到邊沿效應(yīng)、渦流效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響，從而影響檢測(cè)結(jié)果。

（3）局部放電活動(dòng)基本特征是放電強(qiáng)度和重復(fù)性，在電力生產(chǎn)實(shí)際中，強(qiáng)度大而重復(fù)率小或者強(qiáng)度小而重復(fù)率大的局部放電現(xiàn)象，可能屬于干擾范疇。

（4）暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)所測(cè)得的局部放電結(jié)果不僅取決于局部放電量的大小，還與放電類型和頻譜特性，傳感器的設(shè)計(jì)都有關(guān)系。

（5）對(duì)暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)做到定期收集、集中管理、系統(tǒng)分析。

6 結(jié)束語(yǔ)

高壓開關(guān)柜的暫態(tài)地電壓檢測(cè)手段作為電力設(shè)備帶電檢測(cè)的一種基本手段，不僅可以對(duì)電力設(shè)備的放電量進(jìn)行檢測(cè)，還可以對(duì)放電源進(jìn)行初步判斷。但是，在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，無(wú)論什么檢測(cè)手段都有其局限性，不能準(zhǔn)確檢測(cè)所有的放電類型。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的干擾情況并結(jié)合開關(guān)柜的特點(diǎn)，綜合超聲波技術(shù)、紅外成像技術(shù)、暫態(tài)地電壓技術(shù)等多種檢測(cè)手段對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，才能準(zhǔn)確的把握設(shè)備的健康狀況，最終達(dá)到指定有針對(duì)性的檢修策略。

[1]方可行.斷路器故障與檢測(cè).中國(guó)電力出版社，2002.

[2]李建明，朱 康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法（第二版）.四川省電力試驗(yàn)研究院，中國(guó)電力出版社，2004.

[3]朱德恒，嚴(yán)璋，談克雄.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù).中國(guó)電力出版社，2009.

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1004-7344（2016）31-0122-01

2016-10-16