楊飛茹 梁亮

摘要：在開關(guān)設(shè)備中開關(guān)柜運(yùn)行維護(hù)的實(shí)際情況關(guān)乎到局部區(qū)域是否安全穩(wěn)定供電。目前，電力系統(tǒng)中針對(duì)開關(guān)柜局部放電帶電檢測方法主要有暫態(tài)地電位和超聲波檢測兩種運(yùn)用較多。為了在停電試驗(yàn)周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)一些絕緣缺陷，通過帶電檢測對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。這也便于后續(xù)采取預(yù)防措施，避免突發(fā)停電事故。自從開展變電站高壓開關(guān)柜帶電檢測以來，在實(shí)際工作中已經(jīng)十分成熟地使用超聲波法、暫態(tài)對(duì)地電壓法（即TEV法）、紅外線溫度檢測法等方法。文章首先介紹局部放電現(xiàn)象及其主要危害，然后分析高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測的優(yōu)勢，最后提出了高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的基本原理，以供參考。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;局部放電帶電;檢測技術(shù);暫態(tài)地電位檢測;超聲波檢測

引 言：高壓開關(guān)柜內(nèi)部的導(dǎo)電件和絕緣件之間有可能出現(xiàn)局部放電，導(dǎo)致電氣絕緣性能下降，如不及時(shí)處理可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。充分利用在線監(jiān)測技術(shù)，對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行狀態(tài)在線監(jiān)測是必要的。高壓開關(guān)柜與高壓變壓器、GIS設(shè)備故障檢測具有顯著差距，由于高壓開關(guān)柜數(shù)量較多、造價(jià)較低，很難實(shí)現(xiàn)停電改造，無法采取GIS在線監(jiān)測技術(shù)路線。所以選擇小型化、智能化、經(jīng)濟(jì)型、免停電或少停電的監(jiān)測技術(shù)是開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測的發(fā)展趨勢。

1.高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測的優(yōu)勢

近年來，隨著供電安全性和穩(wěn)定性要求的不斷提高，高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測顯得至關(guān)重要。當(dāng)前，我國電力生產(chǎn)管理的主要方法是高壓開關(guān)柜的局放檢測，其可以迅速找到柜內(nèi)的問題，隨時(shí)了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。相對(duì)于傳統(tǒng)的停電檢測方式，高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在如下兩點(diǎn)。第一，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。無論是定期的例行檢修還是試驗(yàn)，都必須在停電的基礎(chǔ)上開展，這樣就勢必會(huì)出現(xiàn)由于停電而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，并且容易出現(xiàn)過修或者失修的問題。但是如果采用高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)，就可以在很大程度上避免這種情況出現(xiàn)。第二，技術(shù)優(yōu)勢。通常就例行試驗(yàn)條件來講，停電和設(shè)備運(yùn)行中存在很大的差異。運(yùn)行過程中設(shè)備容易受到多種因素的影響，如應(yīng)力因素以及電磁場因素等，這些都是不能在停電的狀態(tài)下可以模擬的。在停電條件下開展的實(shí)驗(yàn)往往都不能準(zhǔn)確找到絕緣缺陷。缺陷潛伏發(fā)展都需要一個(gè)過程，在這個(gè)期間進(jìn)行帶電檢測，可以將絕緣狀態(tài)下所有信息情況都全面反映出來。但是例行試驗(yàn)的前提條件是必須要在停電情況下進(jìn)行，通常都無法迅速正確的找到故障。如果在檢測設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況時(shí)采用局部放電帶電檢測技術(shù)，可以更加方便的了解設(shè)備實(shí)際使用情況。

2.高壓開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象及其主要危害

2.1局部放電現(xiàn)象

一般局部放電現(xiàn)象主要是指在強(qiáng)度充足的電場作用下，電力設(shè)備絕緣介質(zhì)局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電情況[1]。結(jié)合現(xiàn)階段的研究結(jié)果來看，局部放電容易在固體絕緣空穴或者液體絕緣氣泡等邊緣位置出現(xiàn)，很多都主要集中在氣隙位置。

2.2局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的危害

局部放電產(chǎn)生的危害具體表現(xiàn)在如下兩點(diǎn)：第一，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備絕緣性減少、促進(jìn)老化;第二，導(dǎo)致不必要的電能被浪費(fèi)[2]。因?yàn)楦邏洪_關(guān)有相當(dāng)高的電壓，有些介質(zhì)的擊穿場很強(qiáng)，這樣就容易對(duì)系統(tǒng)的不同類型的絕緣外皮產(chǎn)生不良影響，在這種高電壓下電流有很強(qiáng)的破壞力，而且在局部放電的作用下絕緣皮容易出現(xiàn)老化的情況，兩者呈正比關(guān)系。關(guān)于電能浪費(fèi)，多次的局部放電容易導(dǎo)致系統(tǒng)有更高的電能損耗。因此，對(duì)于電力系統(tǒng)工作，必須要注重局部放電問題。因?yàn)榫植糠烹娮陨砭哂幸欢ǖ碾[蔽性，所以分析高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)是非常有必要的。

3.高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)的基本原理

與傳統(tǒng)檢測法相比，局部放電帶電檢測法是一種間接性檢測方法，其是利用檢測局部放電伴生情況而達(dá)到檢測放電目的的檢測方式。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)中高壓開關(guān)柜局部放電帶電檢測技術(shù)主要包括兩種，一種是暫態(tài)地電位檢測，另一種是超聲波檢測。

3.1 暫態(tài)地電位檢測的基本原理

一旦開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電的情況，放電形成的帶電粒子就會(huì)迅速從帶電體向接地的非帶電體轉(zhuǎn)移，而且在非帶電體中形成高頻電流行波，這時(shí)電流行波迅速擴(kuò)散到每個(gè)方向。因?yàn)榧w效應(yīng)，電流行波只是集中在開關(guān)柜金屬內(nèi)的表面，通常不會(huì)將金屬柜體直接穿透。然而如果在電流行波傳統(tǒng)中存在金屬斷開或者絕緣連接位置時(shí)，電流行波就會(huì)立刻從金屬柜體內(nèi)表面向外表面轉(zhuǎn)移，還通過電磁波的形式傳播到自由空間中，而且在金屬柜體表面往往會(huì)形成暫態(tài)地電壓。地電波范圍最好控制在1mV～1V，能夠在檢測中采用專業(yè)的暫態(tài)地電壓傳感器。此外，暫態(tài)電壓檢測傳感器和耦合電容傳感器是非常相似的，如果使用傳感器對(duì)迅速變化的暫態(tài)地電壓進(jìn)行檢測，這樣就可以向檢測設(shè)備處理單元傳送檢測信號(hào)，經(jīng)過正確的運(yùn)算處理而獲取局部放電量。

3.2 超聲波檢測的基本原理

就電力設(shè)備來講，在放電中難免會(huì)出現(xiàn)聲波。站在能量的角度分析，放電是能量瞬時(shí)間爆發(fā)的過程，也是電能以電磁能以及聲能等多種形式釋放的過程。在空氣間隙中如果出現(xiàn)電氣擊穿的情況，放電瞬時(shí)就會(huì)有效完成，其電能向熱能瞬時(shí)轉(zhuǎn)化，造成放電中心氣體出現(xiàn)膨脹的情況，該瞬時(shí)膨脹的結(jié)果往往都是通過聲波的形式進(jìn)行傳播，隨著聲波傳播過程中，聲音頻率越高，其衰減也會(huì)越來越快。因此，當(dāng)高壓開關(guān)柜發(fā)生放電時(shí)，其產(chǎn)生的超聲波信號(hào)會(huì)從開關(guān)柜的接縫處或空氣間隙傳播出來，然后通過傳感器測量超聲波信號(hào)的聲壓，可以根據(jù)聲音的衰減情況來推測出放電的強(qiáng)弱和位置。放電形成的聲波的頻譜都是相當(dāng)寬的，最小是幾十赫茲，最大有幾兆赫茲，如果信號(hào)頻率小于20kHz，人們的耳朵就可以聽到，反之，如果信號(hào)頻率高于20kHz，就屬于超聲波信號(hào)，需要使用超聲波傳感器才可以順利接收。結(jié)合放電釋放的聲能和能量之間的關(guān)系，將局部放電釋放能量的變化用超聲波信號(hào)聲壓變化表示，通過對(duì)超聲波信號(hào)的聲壓進(jìn)行準(zhǔn)確測量，這樣就能夠推測出放電的實(shí)際強(qiáng)弱。這就是超聲波信號(hào)檢測高壓開關(guān)柜局部放電的基本原理。

結(jié) 論

局部放電難免會(huì)損壞電力系統(tǒng)部件，也會(huì)造成不必要的電能消耗。當(dāng)前普遍運(yùn)用的檢測技術(shù)包括暫態(tài)地檢測和超聲波檢測。這些檢測技術(shù)的基本原理是不同的，在實(shí)際工作可以結(jié)合具體情況選擇適宜的檢測技術(shù)。這樣可以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，也可以提高檢測效率。

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