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開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)
高壓開關(guān)柜局部放電主要表現(xiàn)為設(shè)備絕緣問題，常見的原因如下：
（1）爬距及空氣間隙不夠。如為縮短柜體尺寸，廠家往往大幅度地減小關(guān)于柜內(nèi)的斷路器、隔離插頭相間距離或?qū)Φ鼐嚯x，未采取有效的保證絕緣強度的措施。
（2）制造質(zhì)量差，工藝不良。如緊固螺栓松動或銹蝕、整體裝配問題、互感器內(nèi)部氣隙或裂紋、支持瓷柱質(zhì)量差等，造成開關(guān)柜內(nèi)部電場局部集中而產(chǎn)生放電。
（3）環(huán)境條件的影響。如污穢和潮濕引起開關(guān)柜內(nèi)部絕緣子、套管及母線的絕緣閃絡(luò)。
（4）雷擊過電壓造成開關(guān)柜閃絡(luò)。主要為直擊雷過電壓和感應(yīng)過電壓引起的開關(guān)柜內(nèi)部放電。
高壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時，放電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，屏蔽連續(xù)時在設(shè)備外部很難檢測到放電信號，但屏蔽連續(xù)時在設(shè)備外部很難檢測到放電信號，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接、電纜絕緣終端等部位不連續(xù)，局部放電的高頻信號會由此傳輸?shù)皆O(shè)備屏蔽外殼。檢測原理如圖1所示。當(dāng)開關(guān)柜的內(nèi)部元件對地絕緣發(fā)生局部放電時，產(chǎn)生一個暫態(tài)對地電壓（TEV）信號，小部分放電能量會以電磁波的形式轉(zhuǎn)移到柜體的金屬鎧裝上，因柜體接地，電磁波在開關(guān)柜外表面感應(yīng)出高頻電流，利用電容耦合測出幅值及脈沖。
局部放電是一種電荷的快速釋放或遷移過程，導(dǎo)致放電周圍的電場應(yīng)力、機械應(yīng)力和粒子力失去平衡而產(chǎn)生振蕩變化，機械應(yīng)力和粒子力的快速振蕩導(dǎo)致放電點周圍介質(zhì)的振動，從而產(chǎn)生聲波信號。超聲波檢測法就是利用檢測儀接受局放釋放的超聲信號來判斷放電。其特點是傳感器與電力設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾，但在現(xiàn)場使用時易受周圍環(huán)境噪聲或設(shè)備機械振動的影響。其中AE局部放電檢測原理如圖2所示。
特高頻檢測法的基本原理是通過特高頻傳感器對電力設(shè)備中局部放電時產(chǎn)生的特高頻電磁波信號（0.3GHz～3GHz）進(jìn)行檢測，獲得局放信號的幅值、相位等相關(guān)信息。受封閉開關(guān)柜的屏蔽，特高頻信號只能從柜子縫隙或觀察孔傳出，類似于超聲波法，利用非接觸外置式傳感器在柜體孔隙處檢測。特高頻檢測法具有較高的靈敏度和抗干擾能力，利用波形特征可識別缺陷類型，同時可實現(xiàn)基于電磁波時差測量的放電定位，有效區(qū)分設(shè)備內(nèi)部的局部放電和設(shè)備附近的放電型干擾。
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局部放電案例的綜合診斷
對某220kV變電站35kV高壓室開關(guān)柜進(jìn)行暫態(tài)地電壓測試，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，不同開關(guān)柜TEV測試幅值對比如圖3所示。由圖3可知，378開關(guān)柜間隔的幅值遠(yuǎn)高于其它間隔，依據(jù)《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》（Q/GDW 11060-2013），若設(shè)備上測得的信號絕對值≥20dB，或者當(dāng)背景信號穩(wěn)定的情況下，設(shè)備上測得的信號≥背景信號15dB，則認(rèn)為設(shè)備中可能存在有害的局部放電。因此，判斷378開關(guān)柜內(nèi)部有可能存在局部放電。
采用超聲波法對378開關(guān)柜檢測發(fā)現(xiàn)超聲局放信號異常，檢測的連續(xù)圖譜和相位圖譜如圖4所示。依據(jù)《交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備暫態(tài)地電壓局部放電帶電測試技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》，若開關(guān)柜上測得的超聲信號≥8mV（dB）有明顯的聲音信號，則認(rèn)為開關(guān)柜內(nèi)部可能存在明顯的放電現(xiàn)象。由圖4（a）可知，最大幅值達(dá)184mV，頻率成分：1倍頻（50Hz）幅值＜2倍頻（100Hz）幅值；由圖4（b）可知，信號分布在一個工頻周期內(nèi)以兩簇放電脈沖為主，但呈現(xiàn)多點放電特征。判斷378開關(guān)柜中存在局放現(xiàn)象，超聲信號最強的位置在柜前中部靠右的位置。
采用超高頻法對378開關(guān)柜檢測發(fā)現(xiàn)超聲局放信號異常，檢測圖譜如圖5所示。由圖5可知，放電的極性效應(yīng)比較明顯，放電信號強度較弱且相位分布較寬，放電次數(shù)較多，初步判斷該局部放電類型為沿面放電類型。
考慮到不同檢測方法對開關(guān)柜不同局放類型檢測有一定的局限性，單一檢測手段也不能全面、客觀、真實地反映開關(guān)柜的故障狀況。檢測表明：①與橫向開關(guān)柜對比，該開關(guān)柜多種檢測數(shù)據(jù)異常，其內(nèi)部確實存在放電信號；②該局部放電信號的特征：放電信號極性效應(yīng)明顯，相位上分布在一個工頻周期內(nèi)兩簇放電脈沖，呈現(xiàn)多點放電特征，放電信號強度較弱且相位分布較寬，放電類型為沿面放電。通過上述方式為基于TEV、AE和UHF多種檢測方法的開關(guān)柜局放綜合診斷提供了現(xiàn)場應(yīng)用基礎(chǔ)，同時也為高壓開關(guān)柜的狀態(tài)檢修決策提供參考。
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