局部放電開關(guān)柜的類型和檢測方法

　　在開關(guān)柜絕緣系統(tǒng)中，各部分的電場強(qiáng)度存在差異。一旦某一區(qū)域的電場強(qiáng)度達(dá)到其擊穿強(qiáng)度，該區(qū)域就會出現(xiàn)放電現(xiàn)象。然而，施加電壓的兩個(gè)導(dǎo)體并沒有貫穿整個(gè)放電過程，即放電沒有擊穿絕緣系統(tǒng)，即局部放電。（局部放電檢測儀）

　　絕緣介質(zhì)中的電場分布和絕緣電氣的物理性能決定了局部放電的條件。通常來說，在高電場強(qiáng)度和低電氣強(qiáng)度下，容易發(fā)生局部放電。雖然局部放電通常不會穿透絕緣，但可能會局部損壞電介質(zhì)。如果長期存在局部放電，絕緣介質(zhì)的電氣強(qiáng)度將在特定條件下降低。由此可見，局部放電是電氣設(shè)備中的一個(gè)隱患，其破壞過程反映了緩慢和長期的特點(diǎn)。（局部放電檢測儀）

　　通常來說，局部放電的特性可以更好地確認(rèn)絕緣缺陷，絕緣的局部損傷程度可以通過局部放電的特性進(jìn)行分析。在很大程度上，綜合測量各種局部放電特性，可以客觀評價(jià)產(chǎn)品的絕緣水平。

　　一、局部放電的類型特點(diǎn)。

　　1.電暈放電。

　　電暈放電通常發(fā)生在氣體周圍的高壓導(dǎo)體周圍，如高壓輸電線路或高壓變壓器。這些高壓電氣設(shè)備的高壓接線端子暴露在空氣中，因此電暈放電的概率相對較大。

　　電暈放電反映了電場極不均勻的典型特征，也是電場極不均勻下的自持放電形式。許多外部因素會影響電暈的初始電壓，如電極形狀、外部電壓、氣體密度、極間距、空氣濕度和流速等。

　　2.沿面放電。

　　沿表面放電通常發(fā)生在絕緣介質(zhì)表面。這種局部放電形式是一種特殊的氣體放電現(xiàn)象。沿表面放電常見于電力電纜、電機(jī)繞組、絕緣套管端部等位置。一旦介質(zhì)內(nèi)部電場強(qiáng)度低于電極邊緣氣隙的電場強(qiáng)度，且介質(zhì)沿表面擊穿電壓相對較低，絕緣介質(zhì)表面就會發(fā)生沿表面放電。

　　通常，電壓波形、電場分布、空氣質(zhì)量、介質(zhì)表面狀態(tài)和氣候條件會影響沿表面的放電電壓，因此沿表面的放電具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)。

　　3.內(nèi)部放電。

　　內(nèi)部放電在固體絕緣介質(zhì)中更為常見。在絕緣介質(zhì)的生產(chǎn)和加工中，不可避免地會出現(xiàn)材料和工藝缺陷，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的內(nèi)部缺陷，如少量空氣或雜質(zhì)。一旦絕緣受到高壓的影響，內(nèi)部缺陷可能會發(fā)生局部或重復(fù)的擊穿。通常，介質(zhì)本身的特點(diǎn)、間隙大小、缺陷的位置和形狀、間隙氣體的類型都會影響內(nèi)部放電的發(fā)生條件。

　　4.懸浮電位放電。

　　這種局部放電的形式是指高壓設(shè)備中導(dǎo)體部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷或其他原因?qū)е陆佑|不良斷開。該部件位于高壓電極和低壓電極之間，并根據(jù)其位置的阻抗比獲得分壓放電。對于導(dǎo)體部件，地面電位稱為懸浮電位。當(dāng)導(dǎo)體具有懸浮電位時(shí)，附近的場強(qiáng)通常相對集中，并會破壞周圍絕緣介質(zhì)的形成。懸浮電位放電通常發(fā)生在電氣設(shè)備中高電位的金屬部件或地面電位的金屬部件上。（局部放電檢測儀）

　　二、開關(guān)柜局部放電檢測方法。

　　對于開關(guān)柜，其局部放電檢測方法包括以下幾種：

　　1.地電波檢測。

　　當(dāng)高壓開關(guān)柜絕緣層發(fā)生局部放電時(shí)，會產(chǎn)生電磁波，開關(guān)柜的金屬外殼會屏蔽大部分電磁波。然而，仍有一小部分會通過金屬外殼的接縫或氣體絕緣開關(guān)墊傳播，地電波會通過設(shè)備金屬外殼的外表面?zhèn)鬏數(shù)降叵隆５仉姴ǖ姆秶ǔＴ趲缀练綆追g，上升時(shí)間有幾個(gè)納秒。探頭可設(shè)置在工作狀態(tài)下的開關(guān)柜外表面，以檢測局部放電活動。

　　2.超聲波檢測。

　　事實(shí)上，超聲波檢測是一種機(jī)械振動波。從能量的角度來看，局部放電過程是能量瞬時(shí)爆發(fā)的過程。電能以聲能、光能、熱能和電磁能的形式釋放。當(dāng)電擊穿發(fā)生在空氣間隙時(shí)，放電可以在瞬間完成。此時(shí)，電能也將在瞬間轉(zhuǎn)化為熱能。放電中心的氣體在熱能的作用下膨脹并通過聲波向外傳播。傳播區(qū)內(nèi)的氣體加熱后形成等溫區(qū)，溫度超過環(huán)境溫度；

　　當(dāng)這些氣體冷卻后開始收縮時(shí)，會產(chǎn)生后續(xù)波。后續(xù)波的頻率和強(qiáng)度相對較低，包括各種頻率重量，頻帶較寬，超聲波頻率大于20kHz。由于局部放電區(qū)域相對較小，局部放電源為點(diǎn)聲源。

　　局部放電開關(guān)柜的類型和檢測方法。

　　3.超高頻檢測法。

　　在時(shí)間變化過程中，局部放電產(chǎn)生的電磁振動會產(chǎn)生電磁波。在固體氣體介質(zhì)中，局部放電脈沖會產(chǎn)生很豐富的電磁波超高頻分量，可達(dá)GHz。

　　在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以使用兩個(gè)探頭檢測局放信號，以探頭檢測到信號的時(shí)間順序?yàn)榕袛嘁罁?jù)。如果放電源距離較近，將首先檢測到；隨著探頭位置的不斷變化，可以逐步判斷放電源的通常位置。或者通過多個(gè)探頭，探頭檢測局放置信號的時(shí)差方程組可以找到放電源的三維空間坐標(biāo)，確定放電源。

　　該方法靈敏度較高，抗力強(qiáng)，開關(guān)柜上通常有接縫或小玻璃窗，在密封條件下難以檢測。

　　4.綜合檢測技術(shù)。

　　事實(shí)上，無論哪種檢測方法都有一定的局限性，都不能客觀、全面、真實(shí)地反映開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，也有誤判的可能性。由于放電類型的能量釋放形式不同，各種檢測方法的實(shí)用性和靈敏度也不同，因此在開關(guān)柜局部放電檢測過程中，應(yīng)綜合應(yīng)用上述檢測方法，輔以地電波檢測、超聲波檢測和超高頻檢測。

　　5.局部放電分析方法。

　　具體而言，常用的局部放電分析技術(shù)包括以下幾種：

　　首先，水平分析方法，即水平比較同一開關(guān)室開關(guān)柜的檢測結(jié)果。如果其中一個(gè)開關(guān)柜的檢測結(jié)果大于現(xiàn)場背景值和其他開關(guān)柜的檢測結(jié)果，則可以確定設(shè)備可能存在缺陷；

　　二是趨勢分析方法，分析同一開關(guān)柜在不同時(shí)間的檢測結(jié)果，對開關(guān)柜的運(yùn)行趨勢進(jìn)行縱向比較判斷。根據(jù)具體周期檢測開關(guān)室內(nèi)的開關(guān)柜，保留每次檢測結(jié)果，然后根據(jù)檢測結(jié)果分析設(shè)備局部放電狀態(tài)的變化趨勢；

　　第三，閾值比較，即提供判斷閾值，比較開關(guān)柜的檢測結(jié)果，分析結(jié)果，判斷開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)。可根據(jù)以下基礎(chǔ)進(jìn)行判斷：當(dāng)開關(guān)室內(nèi)背景值和測試值低于20dB時(shí)，開關(guān)設(shè)備正常，下月再次檢查；

　　開關(guān)室內(nèi)背景值小于20dB，部分開關(guān)柜測試值小于20~30dB，加強(qiáng)開關(guān)柜，縮短測試周期，觀察測量范圍值的變化趨勢；如果開關(guān)室內(nèi)背景值小于20dB，部分開關(guān)柜測試值大于30dB，則開關(guān)柜有局部放電現(xiàn)象，應(yīng)采用定位技術(shù)定位放電點(diǎn)。

　　簡而言之，局部放電反映了一定的復(fù)雜性，通常在絕緣內(nèi)擊穿場強(qiáng)度相對較低的部位容易發(fā)生局部放電，絕緣介質(zhì)內(nèi)的電場分布和絕緣的電氣性能對局部放電的條件起著決定性的作用。

　　在實(shí)際檢測過程中，應(yīng)選擇合理、適用的檢測方法和分析方法，及時(shí)排除故障，確保開關(guān)柜運(yùn)行良好。