开关柜中局部放电检测的技术应用

通馋电．潦　２０１８年２月２５日第３５卷第２期　术　Ｆｅｂ．２５，２０１８，Ｖｏ１．３５　Ｎｏ　２　Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　懑囊萋随角奢　ｄｏｉ：ｌＯ．１９３９９ｌｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１８．０２．０５２　开关柜中局部放电检测的技术应用　留毅　，方伟文　（１．浙江群力电气有限公司，浙江杭卅Ｉ　３１００００；２．杭州诺贝尔集团有限公司，浙江杭州３１００００）　摘要：随着经济水平的不断提高和科学技术的进步，社会对供电可靠性和需求量的要求不断提高。开关柜作为配电系统中的关键性设　备，直接关系到供电的安全可靠运行。因此，将局部放电检测技术应用于开关柜，需要结合检测环境，合理运用相关的检测技术，以免信　号干扰检测结果，从而快速高效检测出局部放电缺陷，保证供电的安全性与可靠性。　关键词：开关柜；局部放电检测；技术应用　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐａｒｔｉａｌ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ　ＬＩＵ　Ｙｉ　．ＦＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｗｅｎ　（１．Ｚｈ￣ｉａｎｇ　Ｑｕｎｌｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００００，Ｃｈｉｎａ：２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｎｏｂｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｄｅｍａｎｄ　ｈａｓ　ａｌｓｏ　ｂｅｅｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ　ａｓ　ａ　ｋｅｙ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｐａｒｔｉａｌ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ＳＯ　ｗｅ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｃｏｍｂｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｕｓｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｄｅｔｅｃｔ　ｌｏｃａｌ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｔｌｙ，ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈ　ｃａｂｉｎｅｔ；ｐａｒｔｉａｌ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　１局部放电检测技术概述　对于局部放电检测技术而言，它主要可分为四种类型。　（１）紫外线检测技术。在外绝缘局部放电的情况下，　由于击穿的影响放电点附近气体会有电离产生，而气体　种类与放射光波的频率存在一定关系，电离后产生的氮　离子发射的光谱则会落于紫外光波段。此时，借助特殊　仪器接收紫外信号，利用可见光图像叠加与成像处理，　即可确定电晕的位置与强度。一般，紫外检测技术属于　辅助性的带电检测技术，需要与其他检测技术配合使用，　从而寻找到局部放电信号，进而确定放电点的放电部位　和放电程度。　（２）超声波检测技术。它主要是借助超声波传感　器采集超声波信号，有效确定设备局部放电的位置及　大小，其中超声波信号的频率范围应保持在２０～２００　ｋＨｚ。由于超声波信号属于机械振动波，不会受电气的　干扰，因此可通过时差法和幅值法定位信号源。　（３）暂态地电压检测技术。一般，在针对电气设　备实施局部放电的情况下，可以经由玻璃窗与开关柜的　缝隙传出电磁波。当然，设备表层的金属也可传出电磁　波，对地面形成持续性的暂态电压脉冲信号。在开关柜　金属表层，该信号能实现传播，并通过柜门缝隙或开关　柜孔洞传出，经过金属壳体外表面传到大地。该技术在　实际工作中的应用，往往需要在开关柜的不同开口缝隙　处装设电容耦合式传感器。要贴紧金属外壳，才能对暂　态地电压信号进行检测。此外，对表征布局放电进行判　断时，应以测试读数大小为依据，通过电磁波的特性定　收稿日期：２０１７—１ｌ—ｌ８　位设备内部的放电源　。　（４）特高频检测技术。该技术也称之为超高频检　测技术，最常见的是利用特殊的特高频传感器，针对电　磁波内的特高频分量进行检测，并基于此深层次地研究　或许会发生放电的地方及其具体的类型。现场开关柜的　带电检测工作中常采用该技术，可通过时差法和幅值法　定位放电源。　２开关柜中局部放电检测的技术应用　２．１　应用实例　本文通过对某个变电站开关柜局部放电检测的实际　过程为例进行分析。具体地，采取比较研究的方式，针　对在检测开关柜局部放电过程中单一带电检测技术以及　综合检测技术的不同特点，展开具体的剖析与论述。该　变电站小室内采用的是６面铠装移开式金属封闭开关柜，　图１为母线小室内开关柜示意图。实际运行过程中，小　室内臭氧味十分重，故而发出小时内存在局部放电问题　的质疑。鉴于此，分别采取综合检测技术和单一带电检　测技术检测小室内的各个开关柜。　作者简介：留毅（１９７５一），男，浙江丽水人，本科，学士，副总经理．副高　级工程师。主要研究方向为机电管理。　·１２０·　通缱电潦梭】Ｉ：　２０１８年２月２５日第３５卷第２期　留毅，等：开关柜中局部放电检测的　技术应用　Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｆｅｂ．２５，２０１８，Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．２　２．２具体应用　２．２．１暂态地电压检测　利用暂态地电压检测技术检测开关柜的后下、后上、　前下、前上等位置，检测结果如表１所示，其中１２　ｄＢ　为背景噪声。由表１可知：３１３开关柜的最大信号为２６　ｄＢ，最大信号幅值为２９　ｄＢ，分别比背景噪声大１４　ｄＢ　和１７　ｄＢ。由此可得，此开关柜或许存在放电　。　表１开关柜地电压检测结果　３１１开关３１２开关３１３开关３１４开关电压互感器３１０开关　柜／ｄＢ　柜／ｄＢ　柜，ｄＢ　柜，ｄＢ　开关柜／ｄＢ　柜／ｄＢ　前中　１６　ｌ５　２２　２Ｏ　１６　１６　前下　１８　１６　２４　２２　１５　１５　后上　ｌ５　１６　２４　２２　１６　１５　后中　１５　１６　２６　２４　１６　１５　后下　１６　１７　２８　２５　１７　ｌ８　２．２．２超声波检测　采取超声波检测的方式，对所有开关柜的柜门缝隙　及其开孔位置进行检测。最后发现，３１３开关柜中部信　号的幅值很大，如表２所示。通过连续检测，相较于背　景信号，３ｌ３开关柜处超声波信号的峰值与有效值明显　偏大，且具有明显的１００　Ｈｚ相关性与５０　Ｈｚ相关性。同　时，通过开关柜超声波检测相位图谱可知，３１３开关柜　处的超声波信号工频相干性较为明显。因此，可以判断　３１３开关柜处的放电类型属于不对称悬浮放电，且距离　柜门中部较远时，信号的１００　Ｈｚ相关性、５０　Ｈｚ相关性、　峰值与有效值明显减小。　表２　３１３开关柜超声波检测结果　２．２－３特高频检测　利用特高频检测技术检测所有的开关柜，最终意　识到此类开关柜均存在放电信号的可能。为此，绘制了　特高频检测信号图谱，以此展现所有的检测开关柜后　获取到的特高频信号。ＰＲＰＳ谱图的两簇信号属于标准　信号，此类信号差不多维持２７０。与９０。，工频相关性　强，意味着此类疑似放电信号为悬浮信号。同时，３１３　开关柜前柜门与后柜门处信号最大幅值分别为６３　ｄＢ和　６４　ｄＢ，而３０１开关柜后柜门处信号最大幅值为６３　ｄＢ，　说明各柜门观察窗的特高频信号在幅值方面没有明显差　别，不能通过幅值法准确定位信号源。要想寻找准确的　疑似放电点位置，可以借助时差定位法进行检测。通过　对ＰＲＰＳ图谱中两簇大小相差较大的特征的分析研究，　可推导出放电信号是一种不对称的悬浮放电，并从不同　方向上进行定位，从而判断出疑似放电点位于３１３开关　柜的中间位置　Ｊ。　２．２．４综合检测法检测　首先，利用特高频检测技术初步检测小室。当小室　内的开关柜出现异常信号时，可利用电磁波信号传播方　向性及该检测的幅值法，确定信号来源【３１。其次，通过　暂态地电压检测技术检测每一面开关柜，检测结构如表　１所示，以此判断３１３开关柜数据异常，可能存在局部　电源。同时，利用特高频检测中的时差法，定位３１３开　关柜周围信号，最终确定信号源处于该柜中间部位。再　次，依托超声波检测技术深入检测３１３开关柜的孔洞与　周围的缝隙。不难看出，开关柜后的缝隙位置处具有很　强的信号，由此可判定此类信号为不对称悬浮放电。最　后，运用紫外检测技术进一步检测３１３开关柜中间位置，　可知该柜中问位置为穿墙套管和母排引下线相连处，且　连接位置存在放电问题。　２．２．５停电后放电部位检测　将小室内各个开关柜停电后，开柜检测３１３开关柜。　可以发现，３１３开关柜母排引下线处存在轻微的受潮及　少量脏污，且和穿墙套管相接处有放电的苗头，做标记，　这将对综合检测技术的效用提供佐证。　３结论　开关柜在配电网中具有较广的适用范围，使用数量　也十分之大，因此其自身引起的故障也多。这需要将局　部放电检测技术合理应用于开关柜，采用多种检测技术　相结合的方式，保证检测的时效性和准确性，及早发现　和处理故障，从而提高电气设备的安全性与可靠性，有　效实现企业的经济效益。　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　叨．广东电力，２０１１，（８）：８７—９０．　［２】杨超，张霖．开关柜局部放电带电检测技术的运用【Ｊ］．电气开　关，２０１１，（５）：６－８．　ｆ３］孔令明，肖云东，刘娟，等．开关柜局部放电带电检测定位技　术的应用与研究Ⅲ．山东电力技术，２０１０，（６）：５－８．