开关柜局部放电综合诊断技术的应用研究

发表时间：2018-04-13T16:46:51.813Z 来源：《电力设备》2017年第31期 作者： 杨哲 刘素伟 王芳妍

[导读] 摘要：随着人们对电能依赖的增加，变电站的作用也逐渐的增加，开关柜经过多次的设计和创新，现阶段变电站大多采用金属封闭式开关柜，这样的开关柜具有体积小、维修便捷的特点，其运行的安全性和可靠性影响着变电站的安全性和可靠性，因而开关柜的局部放电诊断是十分重要的。

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摘要：随着人们对电能依赖的增加，变电站的作用也逐渐的增加，开关柜经过多次的设计和创新，现阶段变电站大多采用金属封闭式开关柜，这样的开关柜具有体积小、维修便捷的特点，其运行的安全性和可靠性影响着变电站的安全性和可靠性，因而开关柜的局部放电诊断是十分重要的。现阶段而言，大多数诊断方式都存在着一定的弊端，如准确性差、定位时间长等。为解决这样的现状，有必要对诊断技术进行改进以实现更好的供电。本文分析了现阶段的开关柜局部放电诊断技术，找出了其中存在的不足，并提出相应的改革方案，为更好的说明，本文对具体案例展开了探讨。

关键词：开关柜；局部放电；综合诊断；应用研究 一、引言

随着电能的普及，变电站中的设备开关柜也在不断的更新换代，新阶段应用最广的的就是金属封闭式开关柜，它在电网的安全高效运行过程中发挥着至关重要的作用。但随着使用时间的增加，开关柜会发生一定的受潮、老化以及破损现象，这就给其功能的发挥带来了一定的潜在威胁。就目前的开关柜诊断技术而言，在断电的情况下，仅能诊断到一些比较低级的绝缘问题如耐压性下降，这对电能需求逐渐增加的今天是远远不足的。

开关柜的一大明显缺陷就是局部放电，对其进行诊断时，最好采取带电诊断的方式，这将可以提前发现开关柜内的绝缘缺陷，而且可以减少停电次数，这对消除缺陷，保证电网的安全高效也是极为有利的。但目前的带电诊断方式大都存在这样或那样的缺陷，因而有必要对新的带电诊断方式进行探讨，以实现更好的局部放电诊断。 二、现阶段的开关柜局部放电诊断技术 1.超高频诊断法

所谓的超高频诊断法也称作特高频诊断法(CUHF)，它是利用超高频率的传感器对开关柜放出的电磁波进行诊断，找出其中的超高频分量，进而获得相关放电方式和放电位置（寻找放电源时主要利用时差法和幅值法）。在开关柜的现场带电诊断过程中，超高频诊断法已取得广泛的应用。

2.暂态地电压诊断法

开关柜局部放电时产生的电磁波不仅可以通过玻璃窗传向外部，还可以在金属表面和地面之间产生一个频率极高的暂态电压脉冲信号。该信号从开关柜的金属壳体内部出发，最终传播到地面，通过将传感器设备与开关柜外壳的紧密贴紧就可以诊断出相应的暂态电压信号。通过诊断结果的大小和衰减特性可以分析出局部放电的程度（与诊断结果大小成正比）和放电源的位置（衰减程度随距离的增加而增加）。

3.超声波诊断法

超声波也是对波的诊断，因此同样可以采用幅值法和时差法实现信号源的定位。它的主要原理是对0-20200千赫兹频率内的超声波信号进行采集，进而获得局部放电的位置和大小。 4.紫外诊断法

当开关柜发生局部放电现象时会将周围气体电离，而空气中的重要成分氮气电离时射出的光谱会落到紫外线波段，通过成像技术可以获得电晕的位置和电晕的强度。在目前的开关柜局部放电诊断过程中，紫外线诊断法可以作为一种辅助诊断方法，进而使其他方法找到的放电源和放电程度更加的准确。

三、现阶段的开关柜局部放电诊断技术中存在的问题

现阶段的大多数诊断方法都是针对特定情况的，而实际上，开关柜局部放电的情况是复杂的，利用一种诊断方式将很难进行准确诊断。

1.超高频诊断法的不足

当开关柜内存在多个局部放电源时，电流产生的电磁波之间将会相互干扰，因而就无法借助超高频诊断法找出放电源，放电的类型也无法判断。

2.暂态地电压法的不足

该法只能应用于开关柜的特定部位，如开关柜玻璃窗、开关柜缝隙等处，这就使得其在定位上有一定的局限性，因而所获得的放电源位置准确度也将较低。

3.超声波诊断法的不足

超声波与电磁波不同，它是一种机械波，因而容易受到机械噪声的干扰，一旦诊断的区域较大，干扰就会十分的明显，最终获得的放电源的准确度会很低。

紫外线诊断法只是一种辅助诊断方法，在局部放电情况复杂的情况下，超高频诊断法、暂态地电压法以及超声波诊断法是很难发挥其作用的，这就使得紫外线诊断法的辅助检查效果不明显，针对这样的现状，我们有必要对开关柜局部放电进行综合诊断。 四、开关柜局部放电的综合诊断技术

传统的单方法的带电诊断均具有一定的局限性，为实现取长补短，更准确的找出放电源，更精确的判断放电类型，本文提出了一种综合诊断技术。

第一步是利用超高频诊断法：通过利用超高频诊断法对开关柜的小室进行诊断，假若诊断到了存在放电源，再利用时差法或者幅值法判断该放电源信号的位置是在小室的外部还是在小室的内部。

第二部是利用暂态地电压法：假如第一步的诊断结果为放电源信号位于小室内，则说明开关柜存在着局部放电现象，此时利用暂态地

电压法对开关柜的所有柜门进行详细的诊断，通过对每个特定位置的诊断，将获得局部放电源的个数和大体位置。

第三部是超高频诊断法和超声波诊断法的综合利用：在第二步确定了每一个放电源的大体位置后再次借助超高频诊断法以获得具体的放电信号位置，并对每种放电源的放电类型进行诊断；此外，还要使用超声波诊断法确定每个放电源的具体位置，这使得放电源的位置和放电类型都得到了判断。

第四部是利用紫外线诊断法：诊断出局部放电位置后将开关柜进行断电，然后打开放电的开关柜柜门，对放电处施加与工作时相同的电压利用紫外线诊断法寻找放电的精确位置以及放电的强度。

利用四种方法进行综合诊断可以排除放电源之间的干扰，寻找到每一个放电源的位置并判断出其放电类型，这对开关柜的检修是有十分重要的意义的，这也为变电站的安全高效供电提供了保障。 五、具体案例探讨

为证明综合诊断方法比单一的带电诊断方法更具有诊断优势，本文以某变电站的具体开关柜（金属封闭式开关柜，30KV，小室内具有异味）为例进行各多种方式的诊断。 1.诊断结果对比 1.1 超高频诊断法

利用超高频诊断法诊断后发现每一面开关柜都存在着放电信号，对每个放电信号位置借助幅值法进行诊断后发现信号差异并不明显，因而无法获得具体的信号源位置。 1.2 暂态地电压法

借助暂态地电压法对每一个柜门的各个方位进行诊断，发现在1号开关柜两侧噪声差值最大达34分贝，而其他的开关柜最大值为31分贝，因而判断放电点在1号开关柜附近，但不能确定是在1号开关柜附近或仅有这一个放电源。 1.3 超声波诊断法

借助超声波诊断法诊断后发现在1号柜位置的超声波幅值最大，为确定放电源位于1号柜位置，经过多次诊断后发现，1号柜出发出的超声波和干扰机械波的频率相差较小，因而只能初步判定放电源位于1号柜位置。 1.4 综合诊断法

根据第一步诊断判断小室内部存在放电源，根据第二部判断1号柜存在异常，可能有局部放电现象，根据第三步诊断断定放电源位于1号柜正中间，放电类型为不对称的悬浮放电，根据第四步断定该局部放电是由母线相互影响引起的。对比可得综合诊断法更加准确可靠。 2.综合诊断法优势

一是诊断准确度高，综合诊断法可以准确判断放电源的位置以及放电类型；二是诊断时效性好，利用多种方法可以在更短的时间内找出放电源及识别放电类型；三是抗干扰性好，综合诊断法可以排除机械波和多个放电源的干扰，使得判断更加准确。 六、结束语

人们对电能依赖的增加使得变电站的安全高效运行变得极为重要，因而有必要对变电站的重要设备——开关柜进行合理的诊断。传统的带电诊断法均存在一定的不足，为解决这些不足本文探寻了一种综合的诊断方法，这使得局部放电源的定位更加准确，对放电类型的判断更加精确，希望对开关柜的局部放电诊断有一定的帮助。 参考文献：

[1]乔进朝,王进锁,樊毅.开关柜非嵌入式局部放电在线诊断定位研究[J].山西电力2008(5):24-26. [2]丁薇,彭晶,宁威.35kV开关柜局放带电诊断[C].云南电力技术,2015(6): 117-120.

[3]张雄清,刘黎,金海龙.35kV开关柜局部放电诊断异常分析及处理[J].技术与应用,2013(6):58-60.