10kV开关柜局部放电检测的3种方法

10kV开关柜是我国配网系统中重要的电力设备,开关柜在长期运行中,绝缘材料持续受高温、高电压、振动及油污、潮湿和化学物质的作用，绝缘性能将不断降低。其内部的绝缘缺陷或劣化，往往会造成开关柜局部放电。故障电弧一旦产生,会以声光、电、热的形式辐射出能量,导致电力系统安全运行中断、电力设备损坏及人身伤亡等严重后果。有研究关于中低压配电事故最新统计报告指出，开关设备电气故障引起人身伤亡与电弧有关的大于50%，因此对开关柜开展局部放电检测意义重大。

目前，运用广泛的非接触检测方法，如红外和紫外检测技术，对于变压器等敞开式设备效果良好，但对封闭的开关柜来说,效果不理想。局部放电产生的声、光、电、热等检测量,因柜体屏蔽作用，给相应的局部放电检测带来困难。

但开关柜柜体上有接缝和玻璃窗，局部放电时产生的各种检测量通过它们泄漏出来，在柜体外检测局部放电成为可能。目前开关柜局部放电检测，较为实用的检测方法有基于暂态对地电压技术、超声波检测法、超高频监测法。

基于 TEV、AE、UHF的局部放电检测技术

暂态对地电压检测技术

发生局部放电时,放电点会产生出交变的电场和磁场,形成电磁波,电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去,形成一个暂态电压,通过设备的金属外壳表面传播到地下,这个暂态电压即为暂态对地电压，简称TEV。

开关柜出现局部放电时，产生的电磁波在接地金属外壳上产生TEV，幅值在几毫伏至几伏的范围内,有几纳秒的上升时间2,时间很短。可使用传感器来捕捉TEV信号来检测局部放电，并通过TEV的幅值和频数来反映每一次局部放电活动的强弱，从而反映开关柜的运行工况。局部放电产生的 TEV 信号大小与局部放电的剧烈程度及距离放电点的远近有直接关系，越靠近放电点，传感器接受到的TEV幅值越大。将两个或多个传感器安装在开关柜金属箱体的不同位置，利用TEV信号先后到达传感器的时间差,对放电点进行定位。

超声波检测法

声波是一种机械振动波,当发生局部放电时,能量瞬时爆发,在空气中发生电击穿,放电瞬间完成。电能瞬间转化为热能导致放电中心气体膨胀，这种瞬间膨胀以声波的形式传播出去。随着最初的声波传播,传播区域内的气体被加热,形成一个等温区其温度高于环境温度。

当这些气体冷却时,气体又开始收缩,收缩的结果是产生较低频率和强度的后续波,它含有各种频率分量,且频带很宽,范围为10 Hz~10 MHz31,其中频率超过 20kHz的即为超声波,由于放电局域很小,所以局部放电可以看成点生源。

超高频检测法

超高频检测法是通过UHF传感器对电力设备中局部放电产生的超高频电磁波(300MHz≤/≤3GHz)信号进行检测,获得局部放电的相关信息,从而实现局部放电检测。由于现场的电晕干扰主要集中在300MHz以下,因此UHF能有效避开现场的电晕干扰,具有较高的灵敏度和抗干扰能力,可实现局部放电带电检测、定位等。