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高压开关柜局部放电检测技术

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：吴俊

[导读] 摘要：高压开关柜是电力系统中重要的电力设备之一，该设备有着维护电力系统稳定运行的作用，但该设备偶尔会因各种因素的影响发生故障，产生放电现象，最终导致了极为严重的后果。

        （安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司技术中心安徽芜湖 241008
        安徽省电器设备电磁兼容(EMC)省级实验室安徽芜湖 241008
        安徽中电兴发与鑫龙科技股份有限公司安徽芜湖 241008）
        摘要：高压开关柜是电力系统中重要的电力设备之一，该设备有着维护电力系统稳定运行的作用，但该设备偶尔会因各种因素的影响发生故障，产生放电现象，最终导致了极为严重的后果。因此，电力单位对高压开关柜电力设备的故障排查尤为上心，研发出了诸多排查高压开关柜局部放电检测的技术手段，以求尽量避免安全事故的发生。本文首先分析了高压开关柜局部放电的原理和危害，再对高压开关柜局部放电检测技术进行详细探索，其中会对检测技术的应用简单概括，希望能够帮助相关人员更好的理解高压开关柜局部放电检测技术，促进电力系统的稳定发展。
        关键词：高压开关柜；局部放电；检测技术
        高压开关柜对电力系统的稳定运行起到了相当大的作用，但在各种因素的影响下，高压开关柜会产生隐患，出现放电现象，从而导致极为严重的安全事故，造成的影响范围广、后果严重，相关单位因此对高压开关柜的维修养护工作极为上心。而在高压开关柜的维修养护工作中，对该设备的隐患排查检测工作是最重要的，因为一般情况下高压开关柜的故障隐患问题很不容易被发现，大多情况下都是爆发安全事故之后才知道高压开关柜存在隐患，因此相关单位应当强化高压开关柜局部放电的检测技术，加强对高压开关柜的检修强度，从而保障电力系统的稳定运行。
        1.高压开关柜局部放电概述
        1.1放电现象原理及相关描述
        电力系统中，高压开关柜能够对系统输配电过程进行控制和保护，从而提升电力系统运输网络的稳定性、安全性。高压开关柜通常选用交流金属来封闭开关，合适的材料可以提升设备各方面的性能。在电力系统的实际运行中，高压开关柜偶尔会出现故障，发生局部放电现象[1]。该现象发生的主要原因是高压开关柜内部结构中的绝缘结构部件发生故障，从而导致设备内部绝缘功能受到影响，甚至失去绝缘功能，从而导致高压开关柜产生局部放电现象。此现象若不能被及时发现并解决，将会造成更大的影响，比如设备内部的所有绝缘结构被破坏，设备的绝缘功能彻底失效，如此将会对电力系统造成极大的破坏，影响范围广，造成的后果极为严重。
        此外，需要注意的是，高压开关柜局部放电有两种放电形式，第一种放电形式是内部放电，放电结果体现在光、热、化学气体、电磁波等的表现变化上，第二种放电形式是表面放电，其主要体现于声、光、热的表现变化上。也就是说，一旦出现光、热、化学气体、电磁波、声等方面的明显改变，那么就需要对高压开关柜仔细检查，避免事故的发生。而且在检测安全开关柜的隐患时，也可通过对这些外显现象的监控以达到监测高压开关柜设备状态的目的。
        1.2局部放电的危害
        关于高压开关柜局部放电的危害，主要体现在以下两个方面：（1）该现象能够对电力系统的绝缘结构造成严重破坏，使电力系统的绝缘能力减弱甚至丧失，而绝缘功能的损失会削弱对电力设备的保护，致使设备老化加快，使用寿命减少。高压开关柜在高压环境下运转，所以在设备运转过程中也一直处于高压条件下，这样的环境对电力系统、设备都很不友好，尤其是出现放电现象后，会对设备内部的绝缘结构造成严重损耗，加速设备的老化，最终导致放电现象越发严重，最终电力设备的使用时间大大缩短，还可能造成严重的安全事故。（2）局部放电是将电力系统中的电能泄露出来，也就造成了电力能源的消耗，这部分电力能源是被浪费了的。根据相关研究分析发现，对比两个设置了高压开关柜设备的电力系统，一个是完好的设备，另外一个存在局部放电现象的设备，拥有局部放电设备的电力系统消耗的电力能源比拥有完好设备的电力系统消耗的电力能源多12%。

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积少成多，若电力系统中高压开关柜的局部放电现象一直不被重视，局部放电问题得不到发现和解决，那么从整体来看就会大大的提高电力单位的成本支出，而且还造成了电力资源的浪费[2]。
        2.高压开关柜局部放电监测技术及应用探析
        2.1超声波检测技术
        超声波检测技术是利用局部放电产生的声波进行检测的，在高压开关柜运转过程中，若产生局部放电现象，在放电环境下分子会因此产生强烈的撞击行为，导致周围环境气体发生膨缩现象，由此会引发声波的出现，通常来说，局部放电引起的声波频率在20KHz及以上，超声波的频率范围是20KHz-500MHz，而超声波检测技术就是对这部分声波进行检测，以达到监控高压开关柜局部放电状况的目的。该项检测技术也存在缺点，在局部放电时，高压开关柜设备引起的声波中不仅包含因局部放电产生的声波，还有其他因素造成的声波，也就是在检测的声波中存在杂质，导致检测的精度不足[3]。
        2.2脉冲电流检测技术
        目前，脉冲电流检测技术是应用普及最为广泛的一种局部放电检测办法，该项检测技术能够对电力系统回路中的脉冲电流进行检测，从而得到高压开关柜电力设备局部放电状况的反馈，此法在执行时有两种检测方式，分别是直接检测法和平衡检测法。高压开关柜局部放电时，该电力设备的电流电压都会受到一定影响，从而产生一些变化，而脉冲电流检测技术就是对这些电压电流的变化进行检测，用采集到的数据计算局部放电的消耗电力能源，以此法计算出的电力损耗量较为精准。此法优点还有成本低廉，因为主要工具是一个10MHz的高频线圈，而且脉冲电流检测技术还能有效的排除杂音的影响。但此法也有缺点，就是无法排除电磁波对采集电流电压变化的影响，最终导致检测结果还是有一定的误差。
        2.3 TEV检测技术
        TEV检测技术通过影响高压开关柜内部放电时产生的电磁波，降低电磁波对检测信号的屏蔽能力，以提升检测精度，从而获得检测精度高的检测结果。因为大多局部放电检测技术都会受到电力设备内部产生的电磁波的影响，在电磁波的环境中检测很难得到精准度较高的结果，而TEV检测技术就是将电磁波干扰转移，让检测技术能够轻松的得到精准的结果[4]。转移电磁波干扰的技术手段有：移动电磁波位置到受其影响较小的部位；提高设备的电流电压。
        2.4超高频检测技术
        超高频检测技术与TEV检测技术相似而不相同，两个技术一起应用时还可相互补足。在高压开关柜局部放电过程中，会有球面波样式的电磁波产生并传播，然后因电力设备内部的金属机构出现反射现象，而部分超高频电磁波会因为这种反射原理从设备中泄露，超高频检测技术就是通过采集泄露出的超高频电磁波来对电力设备的局部放电情况进行检测的。该项检测技术优点是抗干扰能力强，缺点是不能进行定量分析。
        结束语：
        总之，相关部门必须重视对高压开关柜局部放电检测技术的研发工作，务必提高检测技术的检测范围和检测精度，保障电力系统运行的安全稳定，从而促进电力事业的蓬勃发展。
        参考文献：
        [1]朱名强.高压开关柜局部放电检测技术研究[J].科技创新与应用,2019(03):145-146.
        [2]黄梓亮,许滋奇,肖发福.高压开关柜局部放电检测技术的思考[J].通信电源技术,2018,35(08):194-195.
        [3]李永祥,王天正,晋涛,陈昱同,王志鹏,李艳鹏.基于多种检测技术的高压开关柜内部局部放电检测与分析[J].高压电器,2017,53(01):45-50.
        [4]柯鸿飞.高压开关柜局部放电检测技术应用浅析[J].通讯世界,2017(19):222-223.