库柏（宁波）电气有限公司 李 玲

特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中有着重要的作用，为了保证检测的准确，应根据实际情况进行合理应用。通过对高压开关柜故障诊断技术的阐述，介绍高压开关柜常见故障以及高压开关柜局部放电检测中的故障原因，结合特高频时差定位原理分析特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的实际应用，使其诊断更加准确有效。

高压开关柜设备属于电力系统中的重要输电设备，应保证其运行的性能以提升电力系统效率，需要对高压开关柜故障进行全面诊断，避免故障问题带来不良影响。当前诊断技术包括了较多种类，其中特高频定位技术作为一种重要的手段，为诊断工作的进行带来了有效的帮助，合理地应用该技术，使高压开关柜故障诊断能够顺利开展，为设备的使用提供保障。

1 高压开关柜故障诊断技术

当高压开关柜产生故障之前，一般会出现局部放电的情况，局部放电所产生的声、光、电信号都能更通过带电检测来明确，当前在高压开关柜带电检测中经常使用的方式有暂态地电压法、特高频法等。其中，暂态地电压法容易受到接地干扰的影响，当接地网存在故障的时候，一般整个高压室暂态地电压都比较大。相比该方式，特高频技术的应用具有更好的效果，能为检测带来一定的帮助，使检测能够顺利完成。我国当前针对高压开关柜的局部放电诊断及定位技术的应用进行了研究，得到了相应的参考内容，由于特高频技术的应用有着较大的优势，例如频段高、抗干扰能力强等，能够保证定位的效果，因此将其应用在高压开关柜故障诊断中能够发挥出良好的效果。

2 高压开关柜常见故障

第一是分断故障，高压开关柜的分断故障中有关闭、开断故障，该故障存在于多种断路器之中。比如，断路器产生了灭弧异常问题的时候，会对高压开关柜的使用造成影响，导致断路器难以正常地运行。分断故障问题比较多见，一般需要根据故障进行详细判断，找到高压开关柜异常的原因，将问题解决。第二是绝缘故障，该故障通常表现为绝缘子击穿以及高压开关柜放电，当产生了这种故障情况的时候，会使高压开关柜的绝缘性能被破坏，导致开关柜运行的风险提升。可采用局部放电故障诊断技术来判断高压开关柜的绝缘故障，了解故障的详细情况，为预防高压开关柜绝缘故障问题带来有效的帮助。第三是动作故障，该故障中一般包括了误动及拒动，产生概率比较高，会带来不良的影响。当产生这种问题的时候，一般是由于机械传动故障及电气回路故障造成影响，在设备运行中外部环境及工艺会导致高压开关柜的动作异常。同时，在实际的情况下，环境对开关柜造成影响比较显著，在一些温度较高、气候潮湿的地区环境中，开关柜在运行中会产生机械零部件腐蚀的问题，这使开关柜的使用寿命大大减少。

3 高压开关柜局部放电检测中的故障原因

带电检测技术在开关柜状态检测及维修中，对高压开关柜的故障处理有着重要的作用，在技术的发展下，形成了完善的应用体系。开关柜内部设备局部放电情况产生的原因比较多，需要根据不同的设备位置的情况进行分析，明确产生的因素。穿柜套管产生局部放电是由于没有安装屏蔽线，或者表面受潮；互感器产生局部放电是由于内部绝缘电阻降低，本体有垫片；绝缘隔板产生局部放电是由于表面存在脏污物质，铝排孔洞小；绝缘子产生局部放电是由于表面受潮或者螺栓松动；断路器产生局部放电是由于触头盒表面凝露或者触头发生了变形问题；隔离开关产生局部放电是由于触头存在接触不良的情况或者受力不均匀；避雷器产生局部放电是由于阀片受潮或者接地线松动脱落；电力电缆产生局部放电是由于电缆头受到损伤或者伞裙脏污受潮；传感器瓶产生局部放电是由于信号线发生松动或者传感器瓶中电容单元存在破损情况；站变产生局部放电是由于温度探头与高压包搭接。

4 特高频时差定位原理

时差法特高频定位技术应用原理是：放电产生的同一个特高频电磁波传播到不同距离传感器所需要的时间不同，结合电磁波到达传感器的时差能够计算出放电点距离传感器的距离，使传感器的方位得到改变，能够确定放电点的位置。当设备内部存在局部放电源，将两个传感器分别放在附近用于接收信号，在t0时间发出特高频电磁波信号，传递到传感器的时间分别为t1及t2，两者时差为Δt，Δt能够在示波器或者其他时差定位设备中读出，用以下式子Δt=t1-t2表示。假设电磁波的传播速度为c，可使用ΔL=cΔt来求出放电点距离传感器的位置。通常高压开关柜结构为长方体，想要一次性地完成定位，应在附近布置适当数量的传感器，一般可设置3个。计算放电点坐标的时候，利用以上式子来完成计算，最终可得到放电点集合，将3个传感器结果两两求解之后能够得到3个双曲面相交点，即为放电点。使用该方式进行计算难度比较大，还会出现在实数范围内无解的情况。当检测中环境干扰电磁波较多的时候，放电电磁波信号难以进行获取，同时，当在不同传感器中没有获取到同一个电磁波信号，或者选择错误的电磁波信号，会对定位结果造成影响。另外，开关柜尺寸比较小，电磁波的传播速度比较快，同一信号到达不同传感器的时差获取也有着一定难度，因此对传感器的精度要求比较高，当采样存在误差，难以精确地得到放电点。

表1 开关柜暂态地电压数值

图1 超声波连续图谱

5 特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的实际应用

5.1 带电检测普测数据

某企业电气试验小组对变电站35 kVⅡ段母线以及相连间隔进行局部放电检测的时候，发现了一些问题。在开展高压开关柜暂态地电压局部放电检测工作的过程中，测试环境背景为18 dB，发现高压室中3522 3号电容器的开关以及相邻的3509 2号站用变开关柜检测结果的数据显示出了偏大的情况，主要数据如表1所示。

检测结果及环境背景值之间的差值比较大，所以需要使用特高频、超声波技术进行进一步检测，明确3509 1号站用变开关间隔存在着悬浮放电的情况。考虑到高压室检测环境背景值情况以及与检测结果之间的差值超出了24 dB，应根据交流金属封闭开关设备暂态地电压带电检测技术应用中的要求来进行处理，当开关柜的检测结果与环境背景值之间相差了超出了20 dB的时候，应明确产生该情况的原因。通过超声波技术检测的进行，发现3509 2号站用变开关柜柜体缝隙位置超声波信号存在异常问题，有异常频率情况，放电信号存在不稳定的现象，同时使用耳机能够听到强烈的放电声音，需要进行详细的分析。

经过对超声波图谱的分析，发现有效值及幅值相对于背景值偏大，频率成分2比较明显，经过判断能够确定在3509开关柜周围有着绝缘放电或者悬浮电位放电的缺陷问题。通过详细的分析，对缺陷位置进行明确，需要进行特高频检测。在检测中使用局部检测仪开展检测工作，经过分析可知3509 2号站用变开关柜的悬浮电位信号比较明显，幅值超出了60 dB，信号相比3522 3号电容器开关柜要大，因此可判断悬浮信号放电电源位于3509 2号站用变开关柜的附近位置（见图1）。

5.2 检测结果

通过对3509开关柜附近的局部放电信号进行定位，根据定位图来开展分析，定位放电的位置在开柜顶部外侧的支柱绝缘子瓷瓶A相附近。通过对高压开关柜故障诊断的分析，当产生了局部放电情况的时候，放电信号可使用暂态地电压、超声波、特高频技术进行检测，定期对35 kV开关柜进行带电检测。特高频检测能够对开关柜内部局部放电进行准确的定位，在开关柜的表面观察窗等位置设置传感器，使用时差法能够定位到局部放电的位置，给设备的解体检修提供相应的支持。

结语：高压开关柜设备的使用影响着电力系统的整体性能，应通过对高压开关柜的有效管理维护来保证其使用效果。在故障诊断工作中，应借助有效的技术进行检测，保证检测的准确性，根据结果来进行处理。其中特高频定位技术发挥了重要的作用，通过对该技术的有效应用能够为故障检测及诊断带来帮助。