试论局部放电监测高压开关柜的状态检修应用

摘 要 高压开关柜属于智能电网重要设备，高压开关柜保障智能电网安全运行用。绝缘故障是导致高压开关柜以及其他设备故障的主要原因，绝缘故障严重影响电力系统运行。因此，应当在线监测电力设备局部放电从而及时处理绝缘故障，避免事故扩大，增强电力系统安全性。局部放电监测高压开关柜状态检修应用研究具有十分重要的意义。本文主要针对局部放电监测高压开关柜的状态检修应用进行研究，主要介绍了局部放电种类以及局部放电检修方法。

关键词 局部放电；监测；高压开关柜

高压开关柜长期工作，绝缘材料处在电场下劣化，并且能量损失，强电场作用会被击穿，此外，开关柜内局部放电会对设备绝缘造成破坏，从而影响开关柜正常运行。一般来讲开关柜绝缘故障是较长时间潜伏后发生，绝缘故障发生后，轻则导致电力泄流，损坏高压开关柜，重则引发爆炸，造成电力设备重大损失。因此，相关技术人员应当加强对局部放电监测技高压开关柜状态检修应用的研究力度，保障电力系统安全稳定运行。

1 局部放电种类

1.1 内部放电

高压电气设备绝缘结构若出现杂质以及内部缺陷，则在高电压作用下可能会内部放电。导致高压电气设备内部缺陷原因有：首先，制造绝缘结构使用不同介质材料，从而导致绝缘结构电场分布不均；其次，安装中操作不当从而形成内部缺陷；最后，电气设备在长期运行中，绝缘体老化并且劣化从而形成空隙；设备运行过程里，电解水会产生气体从而形成气泡。绝缘结构出现内部缺陷，比如出现气隙，高电压作用下，气隙形成等效电容，气体介电常数低于绝缘结构介电常数，导致气隙处形成场强较高电场，长此以往，气隙处高强度电场容易击穿绝缘介质，导致设备形成内部放电[1]。

1.2 沿面放电

高压电气设备的绝缘体表面，假如存在平行表面的电场，电场强度达到一定程度时，发生放电现象，这种放电称之为沿面放电。所谓沿面放电就是平行绝缘体表面，沿着正负电极方向，沿面放电强度大时，可能连通电极贯穿空气，这种情况的放电称之为闪络。一般来讲，影响沿面放电因素主要有绝缘体表面污秽以及表面气体温湿度[2]。

1.3 电晕放电

暴露空气中的电气设备电极，电极表面缺乏绝缘层，并且直接和空气接触，假如电极表面电场很强，并且电场不均时，场强较为强的电极可能击穿空气，形成电晕放电。电极的形状是影响电晕放电的一个重要因素，在高压电气设备中，如果裸露的电极表面存在曲率半径很小的地方，那么就很容易形成电晕放电，即尖端放电。电晕放电是极度不均匀电场的一种特有放电形式，是自持式放电。影响电晕放电强度因素主要有极间电压大小或者电极的形状以及电极间的距离等。具体影响情况是，电压大越容易发生；电极表面曲率半径越小，即越尖，越容易发生；极间距离越小越容易发生；极间介质导电性越好越容易发生，对空气来说，影响其导电性的因素有气体密度及温湿度等[3]。

2 高压开关柜重要性

高压开关柜是电力系统重要的组成部门，高压开关柜有效保障电力系统安全运行。高压开关柜的内部设备，一般来讲，是现场安装到高压开关柜，只有现场安装方能保障后期试验工作开展。高压开关柜设备昂贵并且精度高，一旦发生事故，会带来很严重影响，不但相邻设备受到故障影响，而且后期维修时间长，耗费大量财力和人力。目前，大多数企业生产高压开关柜，只注重生产效率，却忽视高压开关柜质量。一些特殊天气，比如多雨季节，容易导致内部绝缘体爬电，然而，这种情况不易被人察觉，设备表面爬电容易引发安全事故，从而造成企业损失，因此，在线监测高压开关柜是否真正绝缘具有必要性。目前，停电前提下开展高压开关柜的内部设备检测工作，从而有效安全地使用在线监测技术。然而，进行停电检测造成电力系统缺乏稳定性，容易导致内部元件发生故障，从而极大影响高压开关柜正常使用，并且可能带来安全事故问题，进行在线监测高压开关柜十分必要。一般来讲，事故发生潜伏期间，设备容易发生放电现象，因此，采取局部放电监测技术具有可行性。此外，局部放电一般难以击穿绝缘介质，但会给绝缘介质带来一定程度的损坏。然而，绝缘介质损坏是一个缓慢的过程。

3 高压开关柜检测方法

3.1 暂态对地电压方法

基本原理是高压开关柜局部放电时候，首先，虽然放电集中于放电点的接地金属柜表面，但是不会穿透柜体。此外，高压开关柜，产生高频率電磁波并且向各方向传播，通过金属柜小孔以及缝隙，由柜内泄漏到电压开关柜表面，金属柜小孔以及缝隙是外壳的间隙。电磁波传播过程中，接地金属上产生瞬时接地电压，瞬时电压范围存在时间很短，一般只有几纳秒时间。通过设备金属箱体表面传到大地[4]。如图1所示：

3.2 超声波检测法

局部放电现象属于电荷快速迁移以及释放的一个过程，高压开关柜局部放电，高压开关柜周围机械应力以及粒子力平衡发生改变，从而产生动荡。机械应力以及粒子力的震荡带动周围介质震动，这个过程有声波信号产生。通常而言，放电释放量与声波能量具有比例关系，实际运用过程中，虽然不能确定两者之间比例关系，但是，通过实际统计分析发现，声速与空气密度忽略不计时，声音能量以及声压之间成正比关系。根据这种正比关系，通过超声波检测技术，判断高压开关柜放电强弱，从而实现超声波检测功能。

3.3 泄漏电流检测法

泄漏电流检测法主要通过检测绝缘体表面泄漏电流情况从而进行放电检测。通过特别的引流环并且采集绝缘体表面泄漏电流，对泄漏电流判断绝缘情况。泄漏电流检测法的应用特别广泛，其具有准确性高优点；缺点是受环境影响大。

3.4 红外检测法

局部放电发生时，大量电能泄露，从而导致放电现象发生，放电区域温度上升。因此，根据热成像的原理，通过利用红外探测仪从而实现放电测量。一般来讲，红外检测法优点是不受电气信号干扰，红外检测法的缺点是只可以检测简单电气设备放电现象，结构复杂电气设备，红外检测法无法实现检测。

3.5 气相色谱检测法

气相色谱检测法主要根据放电产生的气体判断放电情况。气体传感器检测局部放电产生气体成分以及其浓度从而判断局部放电情况。一般而言，在高压开关柜状态检修中，气相色谱检测法得到广泛的应用，并且取得较大成果。运用该方法优点是不受电磁信号的干扰，准确度高；其缺点在于较长时延，只能定性分析，并且无法定量判断，气体传感器对，在线提取气体成分具有一定困难。

3.6 光检测法

光检测法主要利用局部放电光辐射检测。一般而言，通过检测光电转换后产生电流大小情况从而判断放电情况。当前，采用光检测方法对放电区域进行检测的情况比较少，主要是作为辅助检测方法，主要原因是因为光检测法的灵敏度低，而电气设备的内部结构复杂，因此不利于光传播，此外，光检测的设备较为昂贵。

4 结束语

综上所述，运用暂态对地电压方法、超声波、局部放电或者相关的技术能够及时发现高压开关柜的故障，从而保障设备安全稳定运行。局部放电监测对于高压开关柜检修具有十分重要的意义，在高压开关柜状态检修发挥很大作用。实际工作中，相關人员应当积极积累经验从而完善高压开关柜的局部放电监测技术。

参考文献

[1] 柏长青，田凯.局部放电监测在高压开关柜状态检修中应用[J].电子制作，2016，（Z1）：136-137.

[2] 吴碧.开关柜局部放电检测技术在状态检修工作中的应用[J].科技信息，2012，（34）：419-420.

[3] 吴垂明.高压开关柜状态检修的研究[J].科技广场，2011，（11）： 166-168.

[4] 段志敏.高压开关柜局部放电在线检测技术应用[J].民营科技，2013，（07）：24.