35 kV高压开关柜的局部放电检测技术要点

摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，35kV高压开关柜位于变压器的低压侧，连接变压器和负载用户，可以控制和保护电气设备。但是，由于目前的设计和控制问题，35kV高压开关柜仍然存在绝缘等级不足的问题，某些设备的保护等级不能满足用户的要求。35kV高压开关柜的带电检测可以有效检测设备的局部放电，为电力系统的安全运行做出贡献。因此，必须认真研究用于检测35kV高压开关柜的局部放电的技术，以便有效地促进35kV高压开关柜的稳定运行。

关键词：35kV；高压开关柜；局部放电；检测技术

引言

高压开关柜作为电力系统输配电的重要电气设备，主要由隔离开关、断路器、互感器及保护装置等部件组成。开关柜的安全运行直接影响电网供电可靠性。在实际运行中，由于绝缘下降所引起的击穿、闪络等绝缘故障，连接部位接触不良等引起的过热均会对设备造成一定的隐患，此类缺陷所引起的故障约占40%。因此，对开关柜定期进行带电测试不仅可以检测出存在的缺陷，并及时消除，一定程度上也提高了供电可靠性。

1高压开关柜主要缺陷及放电类型

杂物入侵和绝缘不足等都会导致高压开关柜难以保持其最佳的运转条件，使得柜内CT绝缘击穿、绝缘材料开裂、瓷瓶套管爆炸以及绝缘击穿等故障频发。当下高压开关柜各种故障的发生原因主要包含了以下几种。一是爬距和空气间隙不够。高压开关柜绝缘损坏事故发生较为频繁，而爬距和空气间隙不够是此类故障的主要原因。对手车柜而言，为了尽可能缩小柜体尺寸，人们往往会通过减小柜内断路器的方式，这种方式下完全隔离插头相间或者对地距离，但却并未采取有效的措施来保障绝缘强度的合理性。二是生产安装质量问题和工艺使用不当。高压开关柜的安全运营在很大程度上与安装质量和工艺应用相关，当存在安装不当和工艺不佳的情况下，开关柜的耐压水平不足，虽然其中的部分配件可以达到耐压标准，但是对开关柜整体的耐压性却不够。三是搭接处接触不良。在搭接部位接触不良时，接触电阻的增高引起了异常发热的问题，这一异常情况在严重的情况下将会对连接处的相关设备产生破坏，引起设备烧毁或者断路故障。

2 35kV高压开关柜的局部放电检测技术要点 

2.1特高压检测方法

特高压检测方法使用特高压传感器设备检测由局部放电产生的特高压电磁波信号，并获取诸如局部信号的幅值和相位之类的信息。35kV高压开关柜是封闭的金属设备。特高压信号只能通过机柜中的检测孔或狭缝传输。特高压信号只能通过将外部传感器放在机壳孔隙口中来检测。与超声检测相比，特高压检测方法具有更好的抗干扰能力。可以根据波形的特性来确定缺陷的类型，并且可以通过测量电磁波的时间差来精确地确定放电的位置。它可以有效消除35kV高压开关柜及其周围区域的局部放电，并区分放电类型。

2.2特高频局放检测

局部放电发生过程中，会激发导体周围的电荷迅速转移。当电荷量足够大时，产生放电脉冲，持续时间极短，同时产生多种频率的电磁波，频率上限可达数GHz。由于电气设备周围存在大量的电磁波干扰信号，为了提高局部放电检测的准确性，将干扰信号过滤，特高频法的频段设置在0．3～3GHz，对局部放电产生的电磁波信号进行检测。频率在0．3～3GHz的电磁波信号在均匀介质中以匀速传播，根据最小光程差原理，电磁波信号到达不同测试点的时间有一定的差别，利用不同测试点的时延可以实现局部放电的定位。

2.3超声波检测法

在高压开关柜的运行过程中，局部放电现象伴随着电荷的不间断释放和传输，因此基于局部放电现象的发生，在放电局部电场中的应力、机械应力以及粒子力等都面临着失衡问题，最终引发了极端的振荡变化。机械应力和粒子力的振荡在引起放电部位局部介质振动的同时，也同步产生了声波信号。超声波检测法在局部放电现象检测时，通过专业检测仪器对这些声波信号的检测，可以快速获得局部超声信号的相关信息，检测效率相对较高。超声波检测法开展局部放电现象的检测时，相关传感器和电力设备所产生的电气回路之间基本上不会存在紧密的联系，检测结果受到的电气干扰相对较小。此外，超声波检测时的机械振动和外界噪声等均会对检测结果产生一定干扰。

2.4检测系统

（1）示波器TDS3034C：具有4通道测量功能，并可以提供300MHz带宽，采样速率为每秒2.5×106点。通道输入阻抗有两个档位：分别为50Ω和100Ω可选择，检测要求连接探头和示波器的同轴电缆的长度和特性阻抗相同，并且每个通道的水平和垂直坐标必须相同。（2）便携式开关柜UTP1的局部放电检测器：由英国AE公司生产，该设备使用非接触式检测方法，具有超声波检测和暂态地电波检测两种模式。超声波传感器使用内置非接触传感器，该传感器在检测仪上以分贝（dB）显示，并具有声音输出功能。可以使用示波器分析时域信号特征，也可以使用频谱分析仪分析频域信号特征。（3）超高频传感器M600：采用电容耦合原理来接收超高频电磁波信号，具有两个输出端口，即RO输出端口和HO输出端口。经过一系列检波处理后的信号由RO端输出，信号处于毫秒级，可检测放电类型；HO端口输出原始的PD局部放电信号，属于纳秒级可检测原始放电波形或使用时差法进行定位。

2.5精确定位

使用PDS-G1500型变电站局部放电检测与定位系统对35kV电容器XI387开关柜局放信号进行定位。PDS-G1500型变电站局部放电检测与定位系统，用于带电检测变电站开关设备的内部绝缘缺陷。该系统基于声电联合检测方法，利用高速数字存储示波器记录和分析设备的局部放电信号，系统可以比较分析超高频、超声波和高频电流信号不同频段的信息，有效分辨局放信号和外部干扰信号。系统以超高频检测为主，支持变电站设备的各种内置和外置的超高频传感器，可在运行状态下对待测设备进行局部放电测试及诊断分析，并根据信号的传播时延和强度，精确定位和判定缺陷类型，评价缺陷的危害程度，以便了解和掌握设备的运行状况，避免重大绝缘事故的发生，这也是较T90的优势所在。

结语

将图像采集技术与传感器检测技术相结合实现开关柜高压开关柜的局部放电检测，大大提高了检测的精度。无需工作人员在场，便可实现实时远程检测，电力工作人员只需通过软件分析的数据即可获取现场检测情况，并根据数据分析调整检测措施，大大提高了检测工作的安全性。比起传统方案，本方案节省了高压开关柜的维修费，减少了设备突发事故发生率，提高了开关柜的整体工作性能稳定性，具有较好的经济效益和社会效益，也为下一步高压放电的检测技术提供一定的参考价值。

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