李新潔

摘 要：高壓開關(guān)柜安全穩(wěn)定運(yùn)行對供電可靠性的保障有著極其重要的作用。采用局部放電帶電檢測的方法可對其內(nèi)部的絕緣缺陷進(jìn)行早期的發(fā)現(xiàn)和跟蹤，并能完成缺陷類型的判別和放電源的定位。文章通過技術(shù)原理、方法介紹和案例分析，說明了現(xiàn)場作業(yè)中對異常信號的發(fā)現(xiàn)、典型圖譜的識別以及缺陷部位的確定等具體步驟的實施以及開展此項工作的注意事項。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；局部放電；暫態(tài)地電壓；超聲波；特高頻

前言

目前電力系統(tǒng)中高壓開關(guān)柜多用于35kV、10kV系統(tǒng)，主要是面向用戶單位和居民生活的重要電網(wǎng)電源，一旦出現(xiàn)故障，對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與可靠供電和社會穩(wěn)定將造成很大影響。因此開關(guān)柜設(shè)備的安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。

1 開關(guān)柜設(shè)備局部放電缺陷概述

高壓開關(guān)柜受設(shè)計、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)方面不同程度的影響，由于污穢、絕緣薄弱、固定元件松動、局部場強(qiáng)集中、受潮等原因常引發(fā)事故。主要表現(xiàn)為外絕緣對地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過電壓閃絡(luò)擊穿，絕緣件閃絡(luò)、擊穿等。開關(guān)柜絕緣事故原因分析主要有以下方面：

（1）絕緣距離不足：爬距和空氣間隙不足是開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的根本原因。例如一些廠家的手車柜，為了縮短柜體尺寸，大幅度減小柜內(nèi)帶電部分的相間或?qū)Φ鼐嚯x，而保證絕緣強(qiáng)度的措施卻不能達(dá)到要求。

（2）制造工藝不良、安裝質(zhì)量差：制造工藝及安裝質(zhì)量對開關(guān)柜整體絕緣水平有很大的影響。例如局部金屬件的尖端處理不良，造成局部場強(qiáng)集中；柜內(nèi)設(shè)備間距不符合設(shè)計要求，螺絲等緊固件松動等。

（3）運(yùn)行環(huán)境條件的影響：開關(guān)柜運(yùn)行的環(huán)境條件不理想是導(dǎo)致開關(guān)柜發(fā)生絕緣閃絡(luò)的主要原因。發(fā)生污閃的主要條件是：“污”和“濕”。對于室內(nèi)開關(guān)柜設(shè)備，污的影響相對較小，但一些地區(qū)或一些變電站所處的地理位置特殊，空氣濕度較高，如不采取及時有效的除濕手段，開關(guān)柜內(nèi)絕緣件表面水汽凝結(jié)會導(dǎo)致爬電和閃絡(luò)。

局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電，這些微弱的放電產(chǎn)生累積效應(yīng)會使絕緣的介電性能逐漸劣化、缺陷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致整個絕緣擊穿。局部放電對絕緣的破壞作用是一個緩慢發(fā)展的過程，但后期發(fā)展速度快，對運(yùn)行中的高壓電氣設(shè)備是一種潛在威脅。

2 開關(guān)柜設(shè)備局部放電檢測的方法及原理

停電例行試驗項目對開關(guān)柜內(nèi)部絕緣放電缺陷有一定的檢測能力，可通過進(jìn)行絕緣電阻、交流耐壓等試驗手段對開關(guān)柜內(nèi)部絕緣性能進(jìn)行檢驗。但由于設(shè)備運(yùn)行周期長，停電困難等原因，對于在運(yùn)行過程中逐步發(fā)展的和運(yùn)行周期內(nèi)積累爆發(fā)的絕緣缺陷和故障，停電例行試驗是無法起到作用的。鑒于此，近幾年，開關(guān)柜局部放電帶電檢測項目在系統(tǒng)中逐步開展，并對設(shè)備的運(yùn)行起到了一定的作用。

2.1 高壓開關(guān)柜設(shè)備局部放電帶電檢測的特點(diǎn)

2.1.1 具有早期預(yù)見性診斷作用

開關(guān)柜絕緣故障帶電檢測，能夠在開關(guān)柜正常運(yùn)行的條件下檢測其絕緣狀況，及時發(fā)現(xiàn)早期的絕緣缺陷，避免重大絕緣事故。

2.1.2 為針對性停電維護(hù)缺陷間隔提供支撐

借助開關(guān)柜絕緣故障帶電檢測，可以有的放矢地進(jìn)行缺陷間隔的維護(hù)，避免盲目的停電維修，從而提高開關(guān)柜設(shè)備的狀態(tài)檢修質(zhì)量。

2.1.3 現(xiàn)場實施方便，安全高效，可持續(xù)跟蹤監(jiān)測

對于開關(guān)柜內(nèi)部存在的早期放電類絕緣缺陷可進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，觀察缺陷的發(fā)展情況，可為合理安排消缺的生產(chǎn)準(zhǔn)備和停電計劃時間提供依據(jù)。確保電力用戶用電的時效性，滿足電力用戶的供電需求。

2.1.4 具有絕緣故障帶電檢測的定位功能

能夠彌補(bǔ)常規(guī)檢測方法不能定位的不足，極大地方便故障點(diǎn)和干擾源的查找，避免反復(fù)的停電拆卸和檢修，提高修試效率。

2.2 高壓開關(guān)柜設(shè)備局部放電帶電檢測的方法及原理

2.2.1 暫態(tài)地電波檢測（TEV）

局部放電時電流行波在不連續(xù)的金屬斷開或絕緣連接處產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓（Transient Earth Voltage），在金屬柜體表面采集該信號輸入到檢測設(shè)備內(nèi)部經(jīng)處理后，可得到開關(guān)柜局部放電的放電強(qiáng)度、重復(fù)率等特征參數(shù)。

2.2.2 超聲波檢測（Ultrasonic）

使用開放式超聲波傳感器，通過檢測放電所產(chǎn)生的超聲波信號，將被接收的信號轉(zhuǎn)換成可判別的信號，使用者通過分析耳機(jī)中傳來的放電聲音以及顯示屏上聲壓的大小來判斷設(shè)備是否存在放電現(xiàn)象。

2.2.3 特高頻檢測法（UHF）

通過UHF傳感器對開關(guān)柜設(shè)備內(nèi)部局放產(chǎn)生的超高頻（0.3-3GHz）信號進(jìn)行檢測，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現(xiàn)局放帶電檢測、定位、故障類型判斷等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)場可利用開關(guān)柜上接縫或者其他非金屬屏蔽部位實施。

考慮到放電類型能量的釋放形式不同、各種檢測方法的實用性與靈敏度也存在差異。因此，在對開關(guān)柜局部放電檢測過程中，可將上述檢測手段綜合應(yīng)用。

3 開關(guān)柜設(shè)備局部放電檢測缺陷注意事項

（1）應(yīng)積極開展運(yùn)維一體化的推進(jìn)實施工作，運(yùn)維人員在日常巡視中可采用局放巡檢裝置對轄區(qū)設(shè)備進(jìn)行帶電檢測巡檢，以提高設(shè)備異常信號的檢出率。

（2）應(yīng)制定并嚴(yán)格執(zhí)行每年階段性的局部放電帶電檢測計劃，

以確保設(shè)備的絕緣狀態(tài)可控在控。歷次檢測數(shù)據(jù)應(yīng)建檔管理，開關(guān)柜設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖應(yīng)保存完善，以便對異常數(shù)據(jù)分析定位時提供依據(jù)。

（3）現(xiàn)場檢測時應(yīng)注意排除外部放電源的干擾，避免內(nèi)部缺陷放電源定位出現(xiàn)失誤。對已檢出的放電缺陷應(yīng)正確判別缺陷性質(zhì)，及時合理安排消缺計劃，防止設(shè)備缺陷發(fā)展擴(kuò)大導(dǎo)致的絕緣故障。

（4）開關(guān)柜設(shè)備交接試驗的交流耐壓試驗項目實施時，可在運(yùn)行電壓下同步進(jìn)行局部放電帶電檢測試驗，以確保設(shè)備內(nèi)部絕緣組件的健康水平。

4 結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，負(fù)荷側(cè)對于供電可靠性的要求不斷提高，開關(guān)柜類設(shè)備作為供電電源側(cè)的主要電氣設(shè)備在電網(wǎng)中扮演著極為重要的角色，對于這類設(shè)備的安全運(yùn)行也有著更高的要求。目前，對于各類設(shè)備帶電檢測已經(jīng)有了較多的手段，而開關(guān)柜局部放電帶電檢測這一技術(shù)的推廣實施，對保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行以及設(shè)備絕緣狀態(tài)的評估起著越來越重要的作用。伴隨著這項檢測技術(shù)的發(fā)展和成熟，我們還須要對檢測方法、缺陷判別、精確定位等方面做更多的探索和研究。

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