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摘要：随着对10kV开关柜状态检测试验模式的不断推进，我国供电局分别应用了超声波、对地暂态过电压（TEV）、超高频等测试手段对10kV开关柜进行带电测试。通过在开关柜中设置不同类型缺陷的放电源，利用TEV法、超声法等多种诊断技术在同一试验条件下，对放电进行检测，从而判断各种诊断方法的有效性。同时，使用无线电磁波扫描装置，测量记录在不同放电类型、不同放电电压下，开关柜周围的电磁辐射状况，以期获得清晰且有针对性的图谱识别结果。基于试验结果可得，采用多种设备协同判断是准确进行开关柜局放检测的重要保障。
关键词：带电检测;开关柜;诊断;局部放电
10kV开关柜是电力系统的重要组成设备，其运行的稳定可靠性直接影响供电的稳定性、安全性。维护和监测开关柜的运行状态单单依靠传统的手段（例如巡视、停电试验）难以及时掌握缺陷情况。传统的停电预防性试验周期为3～6年，两次试验之间的缺陷很难发现，易导致事故的发生[1]。根据运行经验，开关柜在发生故障前的潜伏期内存在大量放电现象，局部放电是导致开关柜绝缘缺陷的主要原因。因此对运行中的开关柜采取局部带电检测措施具有重大意义。目前将带电检测技术应用于开关柜检修工作已十分普遍，且效果明显，可以有效解决开关柜误动作、绝缘缺陷、异物侵入等问题，并且能够及时地检测绝缘隔板等内部部件的老化及其引起的缺陷。
1、高压开关柜带电检测技术
高压开关柜带电检测的原理是将暂态的电压、超声波信号作为故障存在与否或发生程度的判断依据，并利用获得的数据来对开关柜故障进行检测和定位。检测的方法主要有以下两种。
1.1暂态的电压检测技术
暂态地电压（简称TEV），是指由于局部放电，在开关柜接地外壳包括接地线中激励的频率为3～100MHz的放电信号[2]。
检测原理;当开关柜发生局部放电时，带电体和接地的非带电体之间会有带电粒子迅速移动，接地的非带电体上产生高频电磁波，并快速向各个方向传播;当电磁波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电磁波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并在开关柜体外表面产生暂态的电压;在开关柜外表面安装一个特制的电容传感器便可获取到瞬时的地电压脉冲信号，从而判断开关柜内部缺陷。
1.2超声检测技术
超声波特指频率在20kHz以上人耳听不到的声波。检测原理∶超声波属于机械振动波的一种，当开关柜发生局部放电时，能量瞬时爆发，电能通过声能、光能、热能以及电磁能的形式释放出去，周围空气间隙被击穿放电，电能转化为热能，放电周围的气体受热膨胀，并通过声波向外传播，周围气体温度超出环境温度;当这些气体冷却时，开始收缩，产生后续波，后续波的频率和强度都比较低，并有很宽的频带;由于局部放电的区域较小，所以局放声源即为点声源，开放式超声波传感器可以检测到这种超声波信号，并进行处理，从而判断局放存在并能够定位。
2、带电检测技术应用于10kV开关柜缺陷处理案例
2.1案例概况
2018年8月15日，试验人员在某110kV变站的10kV开关柜室进行局放检测，暂态的电压、特高频局放检测结果正常。在10kV电容器III组663开关柜检测到异常超声波信号，经分析判断为内部设备松动造成。停电对开关柜内部检查，发现两个开关柜之间穿墙套管的固定螺栓有两颗松动。
2.2带电检测过程
2.2.1超声波局放测试数据分析
使用局放带电检测设备的超声波模式对10kV开关柜进行超声波局放检测，在10kV电容器III组663开关柜背面发现异常信号。通过不断改变传感器位置，发现信号最大处位于10kV电容器III组663开关柜与#2主变10kV侧开关柜背面连接处，检测到的相位、幅值图谱分别如图：
从幅值图谱可以看出，超声波信号最大值44.67mV，频率成分1（50Hz）相关性为8%，频率成分2（100Hz）相关性为57%，说明有较强的100Hz相关性，50Hz相关性不明显。从相位图谱可知，信号每个周期有两簇，正负两个半周期各一簇。综合判断该处信号具有悬浮电位或者设备松动造成的局放信号特征。
2.2.2特高频局放测试数据分析
使用局放带电检测仪的特高频模式对10kV开关柜进行特高频检测。10kV电容器III组663开关柜与#2主变10kV侧开关柜背面连接处检测到的特高频数据图谱如图3所示。特高频检测未见异常。
以配电装置室内小车的金属部分检测到的暂态的电压信号作为背景信号（检测到的背景信号为17dB），在10kV開关柜检测到的暂态的电压信号与背景信号都很接近，差值均远低于20dB。暂态的电压检测未见异常。
3结语
局放带电检测对于开关柜内部局部放电信号的检测是一个行之有效的方法。开关柜内缺陷不同，其产生的超声波信号也不同，可根据相位图谱和幅值图谱信号特征判断开关柜内部缺陷的类型。然后不断改变传感器的位置，信号幅值最大的位置便是缺陷所在，从而实现缺陷的定位。如果特高频有检测到异常信号，通过特高频波形信号起始位置的时间差，也可以对故障位置定位。综合应用各种带电检测技术，可以准确判断局放信号的性质和位置，为之后的检修工作提供依据，提高开关柜故障处理的效率，避免电网事故的扩大。
参考文献
[1]路智欣、赵威、张诣、段永生、杨鸿景.基于UHF局放检测技术的开关柜内部绝缘缺陷分析[J].电子技术与软件工程，2020，183（13）：206-207.
[2]王嘉易，李刚，贾志杰，等.基于声电联合检测技术的高压开关柜局部放电缺陷分析及整改措施研究[J].四川电力技术，2019，42（01）：79-82.
国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司 河北省 石家庄市 050000
国网河北省电力有限公司公司检修分公司 河北省 石家庄市 050000
关键词：带电检测;开关柜;诊断;局部放电
10kV开关柜是电力系统的重要组成设备，其运行的稳定可靠性直接影响供电的稳定性、安全性。维护和监测开关柜的运行状态单单依靠传统的手段（例如巡视、停电试验）难以及时掌握缺陷情况。传统的停电预防性试验周期为3～6年，两次试验之间的缺陷很难发现，易导致事故的发生[1]。根据运行经验，开关柜在发生故障前的潜伏期内存在大量放电现象，局部放电是导致开关柜绝缘缺陷的主要原因。因此对运行中的开关柜采取局部带电检测措施具有重大意义。目前将带电检测技术应用于开关柜检修工作已十分普遍，且效果明显，可以有效解决开关柜误动作、绝缘缺陷、异物侵入等问题，并且能够及时地检测绝缘隔板等内部部件的老化及其引起的缺陷。
1、高压开关柜带电检测技术
高压开关柜带电检测的原理是将暂态的电压、超声波信号作为故障存在与否或发生程度的判断依据，并利用获得的数据来对开关柜故障进行检测和定位。检测的方法主要有以下两种。
1.1暂态的电压检测技术
暂态地电压（简称TEV），是指由于局部放电，在开关柜接地外壳包括接地线中激励的频率为3～100MHz的放电信号[2]。
检测原理;当开关柜发生局部放电时，带电体和接地的非带电体之间会有带电粒子迅速移动，接地的非带电体上产生高频电磁波，并快速向各个方向传播;当电磁波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电磁波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并在开关柜体外表面产生暂态的电压;在开关柜外表面安装一个特制的电容传感器便可获取到瞬时的地电压脉冲信号，从而判断开关柜内部缺陷。
1.2超声检测技术
超声波特指频率在20kHz以上人耳听不到的声波。检测原理∶超声波属于机械振动波的一种，当开关柜发生局部放电时，能量瞬时爆发，电能通过声能、光能、热能以及电磁能的形式释放出去，周围空气间隙被击穿放电，电能转化为热能，放电周围的气体受热膨胀，并通过声波向外传播，周围气体温度超出环境温度;当这些气体冷却时，开始收缩，产生后续波，后续波的频率和强度都比较低，并有很宽的频带;由于局部放电的区域较小，所以局放声源即为点声源，开放式超声波传感器可以检测到这种超声波信号，并进行处理，从而判断局放存在并能够定位。
2、带电检测技术应用于10kV开关柜缺陷处理案例
2.1案例概况
2018年8月15日，试验人员在某110kV变站的10kV开关柜室进行局放检测，暂态的电压、特高频局放检测结果正常。在10kV电容器III组663开关柜检测到异常超声波信号，经分析判断为内部设备松动造成。停电对开关柜内部检查，发现两个开关柜之间穿墙套管的固定螺栓有两颗松动。
2.2带电检测过程
2.2.1超声波局放测试数据分析
使用局放带电检测设备的超声波模式对10kV开关柜进行超声波局放检测，在10kV电容器III组663开关柜背面发现异常信号。通过不断改变传感器位置，发现信号最大处位于10kV电容器III组663开关柜与#2主变10kV侧开关柜背面连接处，检测到的相位、幅值图谱分别如图：
从幅值图谱可以看出，超声波信号最大值44.67mV，频率成分1（50Hz）相关性为8%，频率成分2（100Hz）相关性为57%，说明有较强的100Hz相关性，50Hz相关性不明显。从相位图谱可知，信号每个周期有两簇，正负两个半周期各一簇。综合判断该处信号具有悬浮电位或者设备松动造成的局放信号特征。
2.2.2特高频局放测试数据分析
使用局放带电检测仪的特高频模式对10kV开关柜进行特高频检测。10kV电容器III组663开关柜与#2主变10kV侧开关柜背面连接处检测到的特高频数据图谱如图3所示。特高频检测未见异常。
以配电装置室内小车的金属部分检测到的暂态的电压信号作为背景信号（检测到的背景信号为17dB），在10kV開关柜检测到的暂态的电压信号与背景信号都很接近，差值均远低于20dB。暂态的电压检测未见异常。
3结语
局放带电检测对于开关柜内部局部放电信号的检测是一个行之有效的方法。开关柜内缺陷不同，其产生的超声波信号也不同，可根据相位图谱和幅值图谱信号特征判断开关柜内部缺陷的类型。然后不断改变传感器的位置，信号幅值最大的位置便是缺陷所在，从而实现缺陷的定位。如果特高频有检测到异常信号，通过特高频波形信号起始位置的时间差，也可以对故障位置定位。综合应用各种带电检测技术，可以准确判断局放信号的性质和位置，为之后的检修工作提供依据，提高开关柜故障处理的效率，避免电网事故的扩大。
参考文献
[1]路智欣、赵威、张诣、段永生、杨鸿景.基于UHF局放检测技术的开关柜内部绝缘缺陷分析[J].电子技术与软件工程，2020，183（13）：206-207.
[2]王嘉易，李刚，贾志杰，等.基于声电联合检测技术的高压开关柜局部放电缺陷分析及整改措施研究[J].四川电力技术，2019，42（01）：79-82.
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