在线检测10kV开关柜局部放电方法研究

在线检测10kV开关柜局部放电方法研究

作者：张晓晖

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第12期

摘 要：10kV开关柜是我国电力系统中的重要设备，但是在长期使用过程中难免会出现绝缘缺损或老化、接触不良等故障，从而影响了配网系统的正常运行。根据2010～2015年我国电力系统故障调查发现绝缘闪络引发的配电故障占总数的70～80%，因此需要采取必要的干预措施。文章主要针对在线检测10kV开关柜局部放电方法展开分析。 关键词：在线检测；10kV开关柜局部放电

传统绝缘故障检测主要是通过观察设备的绝缘性能实现检查，但是这一检查方法对于设备的绝缘会造成一定的损害，同时该检查方法必须要停止设备工作才能够实现，对配电网络的正常运行造成影响。根据研究发现，在绝缘故障正式出现以前，10kV开关柜会出现局部放电现象。因此可以通过在线放电检测方法来分析观察有无绝缘故障的风险。10kV开关柜放电主要可以分为内部放电、表面放电、电晕放电等，在放电过程主要以电磁、声波、气体等物质的释放，这些成为局部放电检测的主要观察指标。 1 在线检测10kV开关柜局部放电 1.1 低电压检测技术

10kV开关柜在出现局部放电时，会出现电磁波，其能够通过开关柜金属外壳上的缝隙泄露到表面。当电磁波传到开关柜外面时，接地的金属外壳会产生低电压，虽然幅值较低，仅有几毫伏到几伏不等，且持续时间非常短，通常只出现几纳秒，因此需要通过串门的传感器来检测10kV开关柜外表面有无低电压信号的出现。该方法主要采用相对读数来反映局部放电的情况。一般情况下，传感器多装载开关柜表面有缝隙或开口的地方，由于局部放电产生的低电压大小与放电程度和放电部位的远近有密切的相关性，距离约小，传感器能够接受到的低电压幅值越高，因此可以通过低电压信号幅值来观察放电的情况。在测试时，可以将多个传感器放置于金属外壳不同部位上，利用脉冲信号到达不同传感器的时间差，从而测定局部放电出现的具体位置。非10kV开关柜放电产生的电磁波也有可能在金属外壳上引起低电压信号，从而对放电检测造成一定的感染。因此需要现在金属制品上分析干扰低电压信号与监测低电压信号之间的差异，从而对比局部放电信号的不同，在数据处理的时候也需要考虑到周围干扰因素的影响。

1.2 超声波检测技术

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

10kV开关柜出现局部放电的时候会产生一定的振动。超声波检测技术主要就是通过在设备外壁安装超爱声波传感器来观察有无局部放电现象出现。由于超声波在固体中的传递速度较快，且具有衰减速度快的特征，这使得超声波无法穿过10kV开关柜的金属外壳，这就要求设备必须存在能够用于超声波检测的孔洞或裂缝。此外，超声波具有较强的方向性，传感器必须由指向性放电源才能具备较好的检测价值，因此该技术通常只适用于表面放电。其在10kV开关柜中的应用可以选择散热孔、开关缝隙等部位放置传感器。放电点距离传感器越近，超声信号也就越强，因此可以根据这一定律粗略估计放电位置。放点位置的确定需要根据超声传感器获得信号所产生的延迟，在基于空间几何法的基础上进行放电位置的确定。但是该方法无法判断放电的类型。但是该技术同样也会受到周围噪音的影响，因此可以先检测干扰噪声信号，然后在检测设备上进行试验，通过对比分析设备放电活动产生的信号特点，从而减少周围噪音的感染。

1.3 超高频检测技术

超高频检测技术主要是通过超高频传感器对10kV开关柜局部放电产生的超高频电磁波信号进行采集，从而获得10kV开关柜局部放电的相关信息。从而实现在线检测10kV开关柜的局部放电。由于10kV开关柜电晕干扰均低于300MHz，因此超高频检测技术能够有效避免设备内部电晕的干扰，具有较高的敏感性和特异性，能够实现局部放电在线检测、放电部位确定以及放电类型鉴别等功能。超高频检测技术在进行10kV开关柜局部放电检测时多采用时差法，主要是根据电磁波传播速度以及不同传感器接受同一信号时的时间差，从而估算局部放电的具体位置。由于信号之间的时间差在纳秒级别，因此在检测时需要使用分辨率级别较高的示波器，从而有效判断局部放电信号到达传感器的先后。超高频检测技术的主要干扰来自于10kV开关柜外部，能够通过屏蔽法来消除干扰的影响，最简单的办法就是将传感器使用屏蔽金属布包裹起来。

2 10kV开关柜局部放电检测仪器 2.1 便携式10kV开关柜局部放电检测仪

该设备主要采用非侵入式检测方法，该设备主要工作模式分为超声波与地电波这两种，前者主要通过分贝单位显示，能够通过耳机收听声音信号；后者主要显示的数值为每周波内局部放电产生的电脉波数量及放电数值，当测量活动达到临界值时，能够通过数值颜色的变化来警示用户。

2.2 清华M200超高频局部放电测试系统

该系统主要有超高频探头、同轴测试线、手持式示波器等设备组成，其主要利用电容耦合原理来获取10kV开关柜局部放电时产生的超高频信号，探头上有两个信号输出端口，其中有

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

一个输出的是经处理后的信号，另一个输出的是局部放电采集到的初始信号。该系统在10kV开关柜局部放电检测中具有较好的应用效果，能够准确查找到局部放电的位置。 3 结束语

10kV开关柜使用过程中需要重视其日常养护工作，并掌握科学的检验方法，从而保障10kV开关柜的使用性能，减少10kV开关柜故障的出现，才能够保障配电网络的工作效率，提高电力企业的经济效益。绝缘故障是10kV开关柜常见的故障，而根据过往经验分析，在绝缘故障之前，10kV开关柜会出现局部放电的现象，因此需要加强10kV开关柜的局部放电检测，科学做好10kV开关柜的日常维修与保养工作。 参考文献：

[1]胡冉，张顺斌.10kV开关柜局部放电在线检测仿真分析及应用[J].广东电力，2015，24（8）：87-90