10KV开关柜暂态地电压、超声波局放带电检测分析

10KV开关柜暂态地电压、超声波局放带电检测分析

周鹏

云南电网有限责任公司昆明呈贡供电局 邮编650500

摘要：电气设备在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障。近年来在配网中的许多突发事故，多是设备绝缘问题所致。国内外的经验表明带电测量电气设备的局部放电特征是预防电气设备故障的一种好方法。

关键词：10kV开关柜；局放；带电检测；电力系统

引言

10 kV金属封闭成套开关设备被广泛应用于电力系统中，因此开关设备的安全可靠运行，决定了电力系统的供电可靠性和安全性，开关设备在电力系统具有举足轻重的地位。电气设备在长期运行中会因为电、热、化学等异常状况导致绝缘劣化，甚至发生故障。对开关柜的事故统计分析显示，绝缘事故占开关柜事故的31.9%，居事故之首。开展开关柜局部放电在线检测工作，尤其是利用暂态地电压和超声波检测方法，对提前判断开关柜内部绝缘状况能起到很好的辅助作用。

一、10kV开关柜局部放电的危害分析

1.开关柜设备局部放电的危害性

在10kV开关柜运行的过程当中有可能发生绝缘介质或导电部分的局部放电，进而增大击穿的可能性，从而对10kV开关柜的局部造成损伤，久而久之就增加了开关柜的绝缘的导电性，绝缘体导电性的增强会导致10kV开关柜被击穿，从而影响了整个配电系统的安全。

在10kV开关柜的运行的过程当中，开关柜的局部的放电情况会导致放电处的绝缘的部分被击穿。开关柜的绝缘体局部被击穿会影响整个开关柜的结构以及功能，同时还会对整个配电系统的正常运行造成很大的威胁性。

2.开关柜绝缘部分被击穿的危害性

10kV开关柜局部被击穿之后，如果工作人员不对开关柜进行及时的处理，这样随着时间的延长会在10kV开关柜的放电的位置形成难以恢复的积累的效果，这样会导致开关柜的绝缘的部分开始出现崩溃的现象，如果这种情况严重的话还有可能产生开关柜的绝缘部分完全被击穿的糟糕情况，这样会直接的影响到10kV配电网的整体运行的安全性以及稳定性。

二、开关柜局部放电带电技术在10kV的配电网的应用

1.高压开关柜局部放电检测的技术要求

我们在对开关柜的局部放电的检验的过程当中，第一步应该检验的是设备，查看设备各个参数的设置的方式是否比较的快捷和简单，同时各个设备要具有自身的校对检验的功能，这样就方便了相关的技术人员，为他们来确认各个设备是否正常运行节省了时间以及精力。另外我们在检查设备主机时检测的探头的传输的线路应该为同轴屏蔽的结构，它们两者之间的阻抗要能够相互的适应。同时在检测之前，一定要先对检测的探头进行相应的验证，这样才能保证我们所检测的数据是正确的，能够反映设备的真实状况。

2.10kV的配电网开关柜检测的具体方法

对10kV开关柜局部局部放电的检测常用的有两种方法，这两种方法分别是利用超声来检测的方法和TEV检测法，两者使用的范围是不相同的。超声波检测法主要是用于10kV开关柜的运行的过程当中，若是开关柜在运行的过程中出现了放电的情况，那么在超声波的频谱当中就会有所显示，这种频谱的显示强度是随着放电情况的轻重来决定的，我们可以由超声波的频率以及强度计算出开关柜局部到底放出了多少电量。TEV检测的方法，这个方法在开关柜最初运行的时候是无法使用的，所以我们若是要使用这种方法就应该在开关柜启动一段时间之后再进行使用，当开关柜开始出现局部的放电的状况的时候，在开关柜的垫圈的连接的地方和绝缘部分以及电线的绝缘端就会出现绝缘破坏的情况。在此同时，这些释放的电磁波在它被释放的过程当中会产生一个暂态的电压，这个暂态电压会通过开关柜的金属部分进行一个接地的状态。在使用TEV检测方法的时候，我们要使用电容耦合式传感器进行帮助，这样就可以检测到TEV的信号，由此我们准确的获取到了开关柜的放电的脉冲和放电的相应的幅度值。

三、测试原理

1.暂态地电压检测

当开关柜的内部元件对地绝缘发生局部放电时，少部分放电能量会以电磁波的形式转移到柜体的金属铠装上，并产生持续约几十纳秒的暂态脉冲电压，在柜体表面按照传输线效应进行传播。地电压局部放电检测技术采用容性传感器探头检测柜体表面的暂态脉冲电压，从而发现和定位开关柜内部的局部放电缺陷。

地电压局部放电定位仪主要用于测量及定位35 kV和10 kV开关柜内部局部放电状况。该仪器通过2根距离600 mm或更远的电耦合探测器进行测试，不仅能够显示局部放电的存在及强度，而且能够根据放电脉冲到达2根探针的不同时间确定放电的具体位置。

采用局部放电监测仪可以连续监测并分析一段时间内的局部放电活动，以及因环境（如电压波动、温度等）变化而引发的局部放电变化情况，分析放电水平及其变化，判断放电状况。该仪器具有局部放电的定量和定位功能。

2.超声波检测

超声波检测技术主要采用20 kHz以上频带的超声波，可不受外部噪声的干扰。通常认为，由于超声波检测时探头完全置于设备外部，放电信号通过绝缘介质衰减严重，灵敏度较差，定量分析比较困难，仅对局部放电初测及比较严重的空气中的放电比较有效。但是实践中也曾发现超声波方法能检测到地电压甚至超高频等手段发现不了的缺陷，尤其是处于某一发展阶段的缺陷主要反应为振动信号时，超声波检测方法是有优势的。

四、TEV和超声波判断方法

经过多年的现场应用和经验表明,对开关柜进行局部放电检测最为有效的方法是将TEV（暂态地电压）和超声波两种检测方法相结合。TEV判断依据是检测“暂态对地电压”在原理上是一种比较性的检测技术。某个开关柜上的检测结果应与其它同类型的开关柜所检测的数据进行比较，或与开关柜本身以前的检测数据进行比较。如果检测的数据比其它同型号开关柜大，或者比以前的结果大，就说明该开关柜存在放电活动，进而推断故障的可能性。不同国家和地方电力公司的投运设备技术条件和运行环境不同，所使用的异常判断标准也有所不同，新加坡新能源电网、上海电力公司目前使用的TEV非正常限值表述如下：若设备上测得的信号绝对值大于20dB或设备上测得的TEV信号大于背景信号10dB，且局部放电脉冲数（2秒内）大于50，则认为设备中可能存在有害的局部放电，需进一步使用定位仪进行局放源的定位。若定位结果显示局放在某一设备或元件上，应对设备进行更换或维修。

检测超声波在原理上是声音的检测技术，由于暂态地电压检测原理为电容耦合式，为了能有效地检测出开关柜局部放电信号,现场检测时暂态地电压传感器一定要与金属柜体紧密接触。进行开关柜超声波检测时,由于超声波传感器为敞开式,因此,测试时传感器应接近开关柜表面缝隙、观察窗、测温孔等部位（不应紧贴开关柜,以保证传感器与设备间有空气通道）,测试时还应保持传感器静止状态, 避免因传感器抖动而影响测试结果。注意的是检测时用耳机先听被检测设备有无放电声音,监听到放电声音后再判断放电的严重程度。判断应以耳机中检测到的声音信号为主，检测数值为辅，因为空气中的其它声音信号会引起检测仪器幅值的变化，但不会有放电的特征声音（咝咝声）。

结语

电力是国民经济基础，关系人民群众切身利益和社会经济发展，因此，保障电力设备正常工作，避免设备故障导致供电中断或大面积停电显得尤为重要。统计结果表明，高压电力设备70%以上的故障为绝缘故障，因此，及时、高效的发现并排除这类问题显得尤为重要。局部放电检测是发现设备绝缘问题的有效手段。

参考文献

[1]尹志贵. 配网开关柜的超声波局部放电和暂态地电压联合分析方法[J]. 山东电力技术, 2019, 46(7):4.

[2]沈淑尔. 10kV配网开关柜局部放电带电检测运用研究[J].  2021.