10kV开关柜局部放电检测方法探讨与应用

10kV开关柜局部放电检测方法探讨与应用

毕晓龙

广东电网河源供电局广东河源517000

摘要：随着国民经济的快速发展，电力需求不断提升。由此，电力部门也日益更加重视供电可靠性以及电网的安全稳定运行。目前电力系统均采用10kV开关柜进行配网供电，为了提高开关柜的安全稳定运行，采用开关柜局部放电检测技术来判断其运行状态。本文首先介绍10kV开关柜局部放电检测的原理以、方法，以及在实际工作中运用超声波检测法结合暂态对地电压（TEV）检测法发现的一起开关柜局部放电。

关键词：10kV开关柜；局部放电；TEV；超声波

Discussionandapplicationofpartialdischargedetectionmethodin10kVswitchgearXiaolongBi,LongZhang

(GuangdongPowerGridCorporation,HeyuanPowerSupplyBureau,Guangdong,Heyuan517000,China)

ABSTRACT:Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,thedemandforelectricityhasbeencontinuouslyimproved.Therefore,thepowersupplydepartmentispayingmoreandmoreattentiontothereliabilityofpowersupplyandthesafeandstableoperationofpowergrid.Atpresent,10kVswitchesareusedinpowersystemtosupplypowertothedistributionnetwork.Inordertoimprovethesafeandstableoperationoftheswitchgear,thePDdetectiontechniqueoftheswitchcabinetisusedtodetermineitsrunningstate.Thispaperfirstintroducestheprincipleofpartialdischargedetectionin10kVswitchgear,methods,andtheuseofultrasonicdetectionmethodinpracticalworkwithtransientvoltagetoground(TEV)detectionmethodwasfoundwithpartialdischargeofswitchcabinet.

KEYWORDS:10kVswitchcabinet;partialdischarge;TEV;ultrasonic

0.引言

目前电网中主要采用10kV金属封闭式开关柜向用户输送电能，因此，能够对开关柜的运行状态做出真实、准确的状态评价就能够有效地提高供电可靠性以及供电质量。现针对10kV开关柜的局部放电检测技术主要有脉冲电流检测法、超声波检测法（AE）、暂态对地电压（TEV）检测法以及特高频（UHF）检测法等等。

电气设备由于设计工艺、运输过程以及运行环境等因素，会导致设备在运行过程中会出现绝缘下降的情况，影响设备的安全稳定运行。而设备绝缘下降的初期阶段会伴随着声、光、热、电磁波等现象的出现，局部放电检测技术就是通过测量开关柜中的声波、电磁波等信号来判断开关柜内是否存在局部放电的发生。

1.超声波检测法（AE）

超声波是频率高于20kHz的声波，高于人耳所能听到的20Hz~20kHz的频率范围。当运行中的电气设备放生局部方放电时，会产生高频率的机械振动，超声波检测法就是通过在柜体外部检测超声波强度大小来判断柜内是否存在局部放电现象。超声波检测法（AE）测量局部放电原理图1所示：

图1超声波检测法原理图

由于声波信号与电信号的传播速度不同，我们可以根据电信号与声信号的差值实现故障点的定位。由于超声波将测法测量的是声波，所以受电磁波的干扰较小，但在实际现场中，受灯光以及空调干扰较大，因此在高压室中测量时，需要将灯光以及空调关掉，以此来减小干扰。超声波检测法频带较宽，能够检测出开关柜中的机械松动，电晕放电以及悬浮放电等现象。但由于超声波波长较短，因此在传输的过程中衰减较快，这就对检测传感器的灵敏度提出了跟高的要求，且超声波在传播的过程中具有一定的方向性，在实际测量时要对准开关柜的缝隙处，且移动速度也不能过快。

2.暂态对地电压检测法（TEV）

当开关柜内的电气设备发生局部放电时，会产生几千赫兹到几十兆赫兹的电磁波，电磁波会沿着柜体表面在缝隙处传播扩散到外表面，会在外表面产生暂态的对地电位，但这个电位存在时间较短，我们可以使用高灵敏度的传感器来采集信号，从而判断开关柜内的局部放电情况。采用暂态对地电压（TEV）检测方法的原理如图2所示：

图2暂态对地电压检测法原理图

暂态对地电压的单位为分贝（dB）,当开关柜内有局部放电发生时，用局放测试仪采集开关柜表面瞬时升高的电压，通过电压的幅值大小来判断局放量的大小。通过对邻近几个柜体的测量，以及对放电量大小的分析来对局部放电进行定位。

3.实际应用

目前，河源供电局采用超声波检测法（AE）与暂态对地电压检测法（TEV）相结合的检测方法，检测周期为每年两次，安排在每年1~2月份检测一次，6~7月份检测第二次。这种安排方式考虑到了不同季节以及不同用电高峰期对10kV开关柜进行测量，从最大限度上保障了开关柜的安全稳定运行。

超声波检测方法（AE）使用的EA公司生产的UltraTEVPlus+局放测试仪。在高压室内测量背景值（当外界干扰较小时，背景值通常为-6dB），以及开关柜的柜前值和柜后值，通过测量值与背景值作比较。当柜内存在局部放电时，测量值要大于背景值，测量值偏离背景值越大，则表明局部放电情况越严重。

暂态对地电压检测法（AE）使用的是EA公司生产的UltraTEVPlus+局放测试仪。在高压室内首先测量背景值（背景值取金属物体，如门、窗等），测量柜体时测量柜前的中部，柜前的下部，柜后取上部，中部以及下部五个数值，通过测量值与背景值进行比较，通常认为测量值比背景值高出15dB时，开关柜内可能存在较明显的局部放电。通过测得的五个数值可以判断出放电点的位置。

通过对该线路开关柜暂态对地电压（TEV）测量值进行分析，开关柜测量值较背景值大7~8dB，判断该开关柜存在较轻微局放。又由柜前测量值较柜后测量值小，且柜后测量值由上到下逐渐增加，初步判断该开关柜柜后下部可能存在局放点。

后经停电对开关柜内进行检查，发现柜后下部电缆处有放电痕迹，如图4所示：

由表3和表4可以看出，经检修处理后复测值均在正常范围内，表明开关柜内局放点已经消除。

5.结论

目前河源地区已广泛开展超声波检测技术（AE）结合暂态地电压检测技术（TEV）综合对10kV、35kV开关柜进行局部放电普测，能够及时发现一些处于绝缘下降的局部放电现象。河源供电局通过局放检测技术已提前发现数起开关柜局放现象，避免了一些重大事故事件的发生，提高了供电的稳定性和可靠性。

参考文献

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作者简介

毕晓龙（1988—），男，吉林白城人，工学硕士，现从事高压试验工作。