10kV開(kāi)關(guān)柜是我國(guó)配網(wǎng)系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備,開(kāi)關(guān)柜在長(zhǎng)期運(yùn)行中,絕緣材料持續(xù)受高溫、高電壓、振動(dòng)及油污、潮濕和化學(xué)物質(zhì)的作用，絕緣性能將不斷降低。其內(nèi)部的絕緣缺陷或劣化，往往會(huì)造成開(kāi)關(guān)柜局部放電。故障電弧一旦產(chǎn)生,會(huì)以聲光、電、熱的形式輻射出能量,導(dǎo)致電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中斷、電力設(shè)備損壞及人身傷亡等嚴(yán)重后果。有研究關(guān)于中低壓配電事故最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告指出，開(kāi)關(guān)設(shè)備電氣故障引起人身傷亡與電弧有關(guān)的大于50%，因此對(duì)開(kāi)關(guān)柜開(kāi)展局部放電檢測(cè)意義重大。

目前，運(yùn)用廣泛的非接觸檢測(cè)方法，如紅外和紫外檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于變壓器等敞開(kāi)式設(shè)備效果良好，但對(duì)封閉的開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō),效果不理想。局部放電產(chǎn)生的聲、光、電、熱等檢測(cè)量,因柜體屏蔽作用，給相應(yīng)的局部放電檢測(cè)帶來(lái)困難。

但開(kāi)關(guān)柜柜體上有接縫和玻璃窗，局部放電時(shí)產(chǎn)生的各種檢測(cè)量通過(guò)它們泄漏出來(lái)，在柜體外檢測(cè)局部放電成為可能。目前開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)，較為實(shí)用的檢測(cè)方法有基于暫態(tài)對(duì)地電壓技術(shù)、超聲波檢測(cè)法、超高頻監(jiān)測(cè)法。

基于 TEV、AE、UHF的局部放電檢測(cè)技術(shù)

暫態(tài)對(duì)地電壓檢測(cè)技術(shù)

發(fā)生局部放電時(shí),放電點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生出交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng),形成電磁波,電磁波通過(guò)金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開(kāi)關(guān)的襯墊傳播出去,形成一個(gè)暫態(tài)電壓,通過(guò)設(shè)備的金屬外殼表面?zhèn)鞑サ降叵?這個(gè)暫態(tài)電壓即為暫態(tài)對(duì)地電壓，簡(jiǎn)稱TEV。

開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)局部放電時(shí)，產(chǎn)生的電磁波在接地金屬外殼上產(chǎn)生TEV，幅值在幾毫伏至幾伏的范圍內(nèi),有幾納秒的上升時(shí)間2,時(shí)間很短。可使用傳感器來(lái)捕捉TEV信號(hào)來(lái)檢測(cè)局部放電，并通過(guò)TEV的幅值和頻數(shù)來(lái)反映每一次局部放電活動(dòng)的強(qiáng)弱，從而反映開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行工況。局部放電產(chǎn)生的 TEV 信號(hào)大小與局部放電的劇烈程度及距離放電點(diǎn)的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，越靠近放電點(diǎn)，傳感器接受到的TEV幅值越大。將兩個(gè)或多個(gè)傳感器安裝在開(kāi)關(guān)柜金屬箱體的不同位置，利用TEV信號(hào)先后到達(dá)傳感器的時(shí)間差,對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位。

超聲波檢測(cè)法

聲波是一種機(jī)械振動(dòng)波,當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí),能量瞬時(shí)爆發(fā),在空氣中發(fā)生電擊穿,放電瞬間完成。電能瞬間轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致放電中心氣體膨脹，這種瞬間膨脹以聲波的形式傳播出去。隨著最初的聲波傳播,傳播區(qū)域內(nèi)的氣體被加熱,形成一個(gè)等溫區(qū)其溫度高于環(huán)境溫度。

當(dāng)這些氣體冷卻時(shí),氣體又開(kāi)始收縮,收縮的結(jié)果是產(chǎn)生較低頻率和強(qiáng)度的后續(xù)波,它含有各種頻率分量,且頻帶很寬,范圍為10 Hz~10 MHz31,其中頻率超過(guò) 20kHz的即為超聲波,由于放電局域很小,所以局部放電可以看成點(diǎn)生源。

超高頻檢測(cè)法

超高頻檢測(cè)法是通過(guò)UHF傳感器對(duì)電力設(shè)備中局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波(300MHz≤/≤3GHz)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),獲得局部放電的相關(guān)信息,從而實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)。由于現(xiàn)場(chǎng)的電暈干擾主要集中在300MHz以下,因此UHF能有效避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)的電暈干擾,具有較高的靈敏度和抗干擾能力,可實(shí)現(xiàn)局部放電帶電檢測(cè)、定位等。