開關(guān)柜局部放電暫態(tài)地電壓檢測
開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各環(huán)節(jié)中控制、保護等多重功能。開關(guān)柜內(nèi)部包含斷路器、熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、互感器、隔離開關(guān)、繼電保護裝置等各種一次、二次設(shè)備，電壓等級范圍從3.6kV到550kV。開關(guān)柜一般由鋼板分隔成手車（斷路器）室、母線室、電纜室及儀表室等獨立空間，內(nèi)部布置緊湊。開關(guān)柜通過連接多條母線和出線，對電能進(jìn)行控制和分配，其運行狀況直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運行和供電可靠性。因此，開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中占有非常重要的地位。
局部放電是一種局部場強達(dá)到放電臨界值，但整個絕緣部件還沒有完全擊穿的一種放電形式。局部放電一般不會直接引起絕緣體的貫穿性擊穿，但是如果局部放電現(xiàn)象長時間存在，會逐漸降低絕緣強度。據(jù)統(tǒng)計，局部放電是絕緣老化、裂化的主要原因，且最終將導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，局部放電對于運行中的電氣設(shè)備來說是一種長期的、緩慢的、潛在的故障隱患，必須及時予以發(fā)現(xiàn)和排除。
10kV開關(guān)柜是直接面向用戶的配電設(shè)備，擔(dān)負(fù)著線路控制和線路保護的雙重功能，其運行中的可靠性直接關(guān)系到配電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和供電可靠性，開關(guān)柜故障會直接造成母線短路、出線停電等嚴(yán)重事故。開關(guān)柜局部放電引起的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)以及其他眾多因素都會造成絕緣劣化，降低絕緣強度。根據(jù)國家電網(wǎng)公司統(tǒng)計資料表明，2004年全國共發(fā)生開關(guān)柜故障56次，占開關(guān)故障總數(shù)的14.3%，其中126-550kV開關(guān)絕緣故障占比達(dá)到26.8%；12-40.5kV開關(guān)絕緣故障占比達(dá)到73.2%。而南京供電公司近年來，由于開關(guān)柜絕緣故障造成的柜體燒毀、母線跳閘、強迫停運等故障己多達(dá)17起，造成了巨大的經(jīng)濟損失，社會影響重大。由此可見，絕緣故障是10kV開關(guān)柜故障的重要原因之一。10kV開關(guān)柜故障會直接造成母線解列、出線停電等嚴(yán)重事故。受目前的檢修手段的限制，高壓開關(guān)柜內(nèi)故障檢測主要是在停電狀態(tài)下進(jìn)行的，由于開關(guān)柜是配電過程中面向用電客戶的主要設(shè)備，受到運行方式、用戶用電性質(zhì)等多方面制約，不能經(jīng)常停電檢修，由此便帶來超周期運行，設(shè)備失修、失控等問題，嚴(yán)重影響供電穩(wěn)定性及電網(wǎng)的安全運行。所以，掌握開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣狀況，及時合理的安排停電檢修，可以有效避免事故的發(fā)生，大大的提高供電可靠性。
開關(guān)柜局部放電檢測地電波方法最早是由英國的Dr. John Reeves在上世紀(jì)70年代提出了概念，并同時給出了理論依據(jù)和測量方法。 Dr. John Reeves指出，開關(guān)柜內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電磁波會在柜體金屬板的外表面感應(yīng)出電位，稱該電位為暫態(tài)地電壓（Transient Earth Voltages，簡稱TEV，即地電波）。而根據(jù)麥克斯韋的理論，局部放電時會激發(fā)出電磁波向外部空間傳播。如果開關(guān)柜柜體是封閉且連續(xù)的，根據(jù)電磁屏蔽的原理，電磁波會被限制在柜體金屬板的內(nèi)表面上，并不會在開關(guān)柜的外表面上傳播并檢測到電磁波信號。但在實際的生產(chǎn)運行中，開關(guān)柜在絕緣墊圈、電纜終端和柜門等多處存在著較大縫隙，柜體是不連續(xù)的。因此我們可以在開關(guān)柜體外表面上檢測到該電磁波所感應(yīng)出的有效電壓信號，即地電波信號。
局部放電檢測作為設(shè)備絕緣狀況監(jiān)測的重要手段，能夠直接反映電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀況，對于及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，有效減少不必要的設(shè)備停電造成的安全風(fēng)險以及停電操作帶來的用電損失都有著十分重大的意義。通過地電波信號測量具有測量裝置簡單、不需要對開關(guān)柜進(jìn)行停電操作、測量方法簡便易行，讀數(shù)時間較短、放電源定位時間短等諸多優(yōu)點，測量到的地電波信號與放電位置、放電類型、放電時間和放電量有直接關(guān)系。通過對運行中開關(guān)柜的地電波信號進(jìn)行測量和分析，可以在一定程度上掌握開關(guān)柜內(nèi)部部件的絕緣狀況，及時合理安排停電檢修，從而預(yù)防絕緣故障的發(fā)生，降低開關(guān)柜故障發(fā)生率。地電波測量方法原理簡單、特點鮮明，易于掌握，尤其適合于在開關(guān)柜正常運行巡檢中大規(guī)模使用。因此，開展地電波測量方法研究具有現(xiàn)實意義和實際應(yīng)用價值。
關(guān)注微信公眾號