邓劲松++陈攀

摘 要：开关柜在电力系统中的应用已经越来越多，但由于其现场试验方法的不足以及不断出现的绝缘故障严重威胁着电力系统的安全运行。因此，对高压开关柜实施在线检测是获得设备状态参数，保证设备安全运行的关键。

关键词：变电站 高压开关柜 在线检测 技术研究

中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0037-01

高压开关柜在电力系统中占有非常重要的地位，其运行状态的好坏对电力系统供电的可靠性具有重大的影响。一旦出现故障直接导致其所保护的线路、设备受损，电量损失，甚至会造成用户大面积的停电，影响到人们的正常生产、生活。开关柜在电力系统中的应用已经越来越多，但由于其现场试验方法的不足以及不断出现的绝缘故障严重威胁着电力系统的安全运行。因此，对高压开关柜实施在线检测是获得设备状态参数，保证设备安全运行的关键。

1 高压金属密封开关柜局部放电的特征

在高压开关柜的绝缘系统中，各部位之间的电场强度存在着差异，而当这个强度一旦达到其击穿电压时，就会在该区域内产生放电现象，但却没有击穿绝缘系统，我们把这种现象称为局部放电。虽然局部放电一般不会击穿绝缘体，但却可以在一定程度上损坏电解质，如果长期存在就会降低绝缘介质的电气强度。因此，局部放电是电气设备的一种隐患，就有患慢性、长期性的特点。

常见的放电类型主要包括：（1）电晕放电。通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，其影响因素较多，如电极的形状、外加电压、气体密度、极间距离等；（2）沿面放电。当介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，同时介质沿面的击穿电压相对较低时，就会在绝缘介质的表面发生沿面放电现象。其影响因素也较多，如介质的表面状态、电场的强度、电压的波形、气候等。所以，沿面放电具有极不稳定的特点；（3）内部放电。主要是由于工艺缺陷造成的，在绝缘介质中出现了缺陷。一旦受到高压作用，就会在其缺陷内产生局部击穿或重复性击穿的可能。其影响因素主要是介质本身的特性、缺陷的形状与位置、气隙气体的种类等。（4）悬浮电位放电。主要是有导体部件结构存在设计缺陷，或者接触不良断开，在高低压电极之间发生的放电现象。

2 在线检测技术

高压金属密封开关柜在局部放电时，也伴随着电磁波的发射、声音信号、气体的生成、光、热以及电流行波等现象。针对其现象，人们开发了各种在线检测技术，其中最成熟的为电磁测量和声音测量。

2.1 地电波检测

当高压开关柜发生局部放电现象时，带电粒子就会由带电体向接地的非带电体快速移动，同时在非带电体上产生高频电流行波，向各个方向快速传播。但由于受集肤效应的影响，电流行波仅仅集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。一旦电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波就会从金属柜体的内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，同时在金属柜体外表面产生暂态地电压（Transient Earth Voltage），因此，可以将探头设置于工作状态中的开关柜的外表面，对局部放电活动进行在线检测。

此时可以把金属柜体、PVC材料和暂态地电压传感器看成平板电容器，金属柜体表面出现的任何电荷变化均会在暂态地电压传感器的金属盘上感应出来，继而形成感应电信号，再经检测阻抗转换为与放电强度成正比的高频电压信号，最后得到开关柜局部放电的放电强度、重复率等特征参数。

由于其检测原理为电容耦合式，所以检测时，TEV传感器一定要与柜体紧密接触，才能够有效的检测局放信号。

2.2 超声波检测

超声波传感器通过检测放电所产生的超声波信号，利用外差法将被接收的信号转换成一个人耳可判别、可听见的声音信号，并将放电所产生的超声波大小以声压的形式显示出来。

2.3 特高频检测法

高压开关柜设备绝缘体的绝缘强度非常高，其放电信号的上升沿及持续时间极短，一般小于1ns。而且放电脉冲波同时以横向电磁波（TEM波）、横向电场波（TE波）和横向磁场波（TM波）的的形式传播。高压开关柜局部放电产生的超高频信号可以有效地沿波导传播。超高频法的工作原理就是通过UHF传感器对高压开关柜设备局放产生的超高频（0.3-3GHz）信号进行检测，从而判断高压开关柜设备的局部放电状况，实现绝缘状态的判断。同时现场干扰的音频主要集中于0.3GHz频段以下，因此UHF检测法可以有效的避开干扰信号，具有较高的灵敏度和搞干扰能力，可实现高压开关柜局放带电的检测、定位、故障类型判断等。

电磁测量法对脉冲的变化比较敏感，比较适合介质内部的放电，但对放电频谱较低的套管、绝缘子表面等放电不够明显。易受到外界电磁波的干扰，且分辨率不高；而对于声音测量法来说，对介质的类型比较敏感，适合检测空气介质的放电，对于套管、终端、绝缘子的表面放电也比较敏感。但容易受到机械振动的影响，同时在内部定位方面也在一定程度上受到内部反射、折射等现象的影响。

所以，不管哪一种检测方法都有其优点和缺点，在实际操作中，往往是将上述检测方式综合运用。endprint