开关柜局部放电检测技术及发展前景探讨

摘要：在变电站中，金属封闭式开关柜得到了大量的使用，其中，以10kV和35kV最为显著，它的安全运行与否与变电站是否能够可靠供电息息相关。根据大量的数据统计分析，在开关柜发生的所有故障中，绝缘故障占据了最大的比例，达到了31.9%。所以，要想使电网能够安全且可靠地运行，必须监测开关柜的运行、预判故障，并且合理检修。鉴于此，本文对开关柜局部放电检测技术及发展前景进行分析，以供参考。

关键词：开关柜；局部放电检测；在线监测 引言

亟需融合各种局部放电检测方法的优势，开发基于多种局部放电检测手段的综合检测技术来实现对开关柜运行状态的更准确的评估。在此基础上，才能扬长避短，更有助于及时发现开关柜的绝缘缺陷，防患于未然，确保电网的运行稳定性。

1电力设施的局部放电

一般条件下因为气体击穿场强要远低于固体介质，而气体电场要高于固体介质。所以，气隙位置常常会出现局部放电现象。电力装置局部放电尽管只是在部分位置，然而每一次的放电或多或少对于绝缘介质也都产生一定影响，而这样以来，电介质的绝缘强度就会不断降低。强局部放电会对介质产生很大影响，其绝缘强度快速降低，这属于导致高压绝缘坏损的关键原因。 2开关柜局部放电带电检测的优势

第一，经济优势。无论是定期的例行检修还是试验，都必须要在停电的基础上开展，这样就势必会出现由于停电而产生的经济损失，并且容易出现过修或者失修的问题。但是如果采用高压开关柜局部放电带电检测技术，就可以在很大程度上防止这种情况出现。第二，技术优势。通常，就利辛实验条件来讲，停电和设备运行中存在很大的差异。运行过程中设备容易受到多种因素的影响，如应力因素以及电磁场因素等，这些都是不能在停电的状态下可以模拟的。在停电条件下开展的实验往往都不能准确找到绝缘缺陷。缺陷潜伏发展都需要一个过程，在这个期间进行带电检测，可以将绝缘状态下所有信息情况都全面反映出来。但是例行试验的前提条件是必须要在停电情况下进行，通常都无法迅速正确的找到故障。如果在检测设备实际运行情况时采用局部放电带电检测技术，可以更加方便的了解设备实际使用情况。

3配网开关柜的局部放电带电检测工作重要性分析

对于电力系统运行来说，开关柜目前已经运用到电力系统电能转换、输电、配电与发电工作之中，对于电力企业整体发展而言，开关柜是具有关键性价值意义的。但是，开展开关柜检测工作的时候，一般要基于断电条件下完成，有关局部放电的带电检测是非常少的。因为开关柜的预防试验周期是6年。所以，试验周期当中难以及时了解开关柜问题与状况，而这会导致开关柜检测工作难以有效落实，无法及时针对其中出现的问题开展维修检测工作，从而造成故障问题。并且开关柜都要安装到安装箱中，电力装置运行当中如果出现故障问题，工作人员进行巡检的时候是难以发现相应问题的，而这就为电力系统的稳定安全运行埋下了严重的隐患问题。所以，强化10kV配网开关柜局部放电的带电检测工作可以有效了解开关柜中的装置放电状况，而且可以对应做好防范工作，最终保证电力系统能够稳定安全运行。

4开关柜局部放电带电检测技术 4.1超声波检测

就电力设备来讲，在放电中难免会出现声波。站在能量的角度分析，放电是能量瞬时间爆发的过程，也是电能以电磁能以及声能等多种形式释放的过程。在空气间隙中如果出现电气击穿的情况，放电瞬时就会有效完成，其电能向热能瞬时转化，造成放电中心气体出现膨胀的情况，该瞬时膨胀的结果往往都是通过声波的形式进行传播，随着声波传播过程中，声音频率越高，其衰减也会越来越快。因此，当高压开关柜发生放电时，其产生的超声波信号会从开关柜的接缝处或空气间隙传播出来，然后通过传感器测量超声波信号的声压，可以根据声音的衰减情况来推测出放电的强弱和位置。 4.2脉冲电流法

当开关柜内部的绝缘材料等发生局部放电过程时，必然会存在空间电荷的产生与复合，同时也会随之产生相应的较陡的脉冲电流信号，而以这个脉冲电流信号作为测量对象的局部放电检测手段称之为脉冲电流法。脉冲电流法是由英国电气协会提出的，为了避免无线电的干扰，其采集的是局部放电频谱中的数kHz到数百kHz的低频率波段的部分。 4.3特高频法

特高频检测法是经过特定的特高频传感器来检测电磁波的特高频波段，进而分析判断可能存在局部放电的位置与类型。这种方式在20世纪80年代被提出，首先由英国的Boggs和Stone应用于探测气体绝缘装置的局部放电。开关柜内产生局部放电时，周围气体会被快速击穿，产生一系列纳秒级的电流脉冲，这些脉冲电流会向附近发散大量特高频电磁波，特高频检测法就是采集这些特高频来进行检测的。这种方法目前已经广泛的应用在现场开关柜的带电检测的工作里。特高频检测法还可以通过幅值法和时差法对局部放电区域进行准确定位，但是受到电晕放电等电磁干扰信号的影响严重。特高频检测法是利用时差法对局部放电定位的，通过测量不同特高频电磁波信号的抵达时刻，计算时差，从而确定信号源的具体地点。这种方法原理容易理解，操作起来简单，没有冗杂的过程，具有较可靠的定位，因此在不方便使用超声波或地电波的情况时，利用特高频时差定位法可以可靠的定位潜在缺陷的位置。使用特高频定位技术可以对开关柜内故障进行可靠的位置追踪，引导维修工人进行有方向性的维护，能够提高维修的速度，减轻检修人员的工作强度，大幅度缩短断电时长，可以大大的增强供电可靠性，降低停电带来的负面影响。 4.4暂态地电压检测法

基于开关柜的局部放电条件，一般会形成变化电场，变化电场进而造成磁场变化，而反之变化磁场再一次形成电场。如此一来，由于交叉变化的磁场以及电场会相互激发不断传播，从而生成电磁波。如果电力系统电气装置发生局部放电，所生成电磁波便依靠金属箱体间缝完成传播，之后再从开关柜装置表面向地表传播，进而生成电压脉，这也称作暂态地电压。借助相应的电容耦合传感设备就可以对此种信号完成检测，进而可以确定开关柜的局部放电幅值以及频率。暂态地电压检测法所受到外界信号的影响非常少。所以，实际开展开关柜放电带电检测工作之时，也不会很大程度上受到外界因素影响，这样就可以大大增强开关柜局部放电带电检测灵敏性以及可靠性。然而，也正是因为暂态地电压检测具备较强的灵敏性，所以空气当中低电压衰减非常强。 结束语

停电条件下进行高压开关柜故障问题检测且开展带电检测的相关技术手段并不成熟，预防工作当中，难以及时掌握到绝缘劣化问题。因为对于电力系统变电站而言，高压开关柜装置要安装到开关柜中，若是装置存在异常问题工作人员是很难及时发现的。且利用红外测温技术也无法检测内部故障问题，所以借助局部放电带电检测可以实现对绝缘性故障因素的有效监测，运用科学方法处理安全隐患问题，防止出现击穿事故问题。 参考文献

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