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高压开关柜的局部放电特性及其检测方法

高压开关柜的局部放电特性及其检测方法

发布日期:2020-10-23 作者: 点击:

目前,广西高低压开关柜的检修主要是在停电状态下进行,实时在线监测手段应用的比较少,而开关柜的稳定运行关系到整个电网的安全稳定。由于各种原因,高压开关柜不能按照计划固定停电检修,开关柜内设备的运行情况不能被实时的掌握,因而存在安全隐患,严重威胁供电安全。


局部放电是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电,这种放电可以发生在导体(电极)附近,也可发生在其它位置。局部放电主要包括:绝缘材料内部放电(固体-空穴;液体-气泡);表面放电;高压电极尖端放电。

广西高低压开关柜


广西高低压开关柜内局部放电一般不会导致绝缘的贯通性击穿,但会造成电介质的局部损坏以及绝缘电介质的电气强度降低,即局部放电对绝缘设备的破坏是个缓慢的发展过程,随着绝缘设备以及电介质的损坏,也会导致局部放电次数和放电量的增加,如此形成一个恶性循环。


开关柜内的局部放电特性能反映开关柜设备的绝缘缺陷的特性和损坏程度,因此,对开关柜内局部放电的监测显得很有必要。


高压开关柜中引起局部放电的主要原因有:导体、外壳内表面上的金属突起,常常是由于制造和安装时造成金属表面有较尖的毛刺;绝缘介质的缺陷、老化和表面的污秽造成绝缘内部或表面出现局部放电;高压母线连接处、开关电路触头接触不良或断路器触头接触不良造成局部放电;高压设备里的可以移动的金属微粒,主要在制造、装配和运行中产生,当靠近高压导体并未接触时,就很可能导致放电。


当高压开关柜中有局部放电时,沿着放电通道将会有过程极短的脉冲电流产生,这些电流脉冲的宽度一般为ns级,并激发瞬态电磁波辐射,产生的脉冲电流会沿着电缆传输。高压开关柜在稳定状态,三相电缆的电流在三相电缆分支前的接头处叠加的总电流为0;没有局放发生时,在三相电缆分支前的接头处只能监测到均匀的噪声电流信号。


若在三相电缆分支前的接头处监测到不同寻常的脉冲电流信号,满足局放特性,则可判断开关柜中发生过一次局部放电事件,当监测到柜中的局放的放电频率和放电量超过规定的阈值后,则可安排停电检修,避免设备的进一步恶化,保障高压开关柜安全运行。


高压开关柜的典型特点在于开关柜四壁都是金属密封结构,对外界的电磁波有很好的屏蔽作用,同时,柜内的局放信号也无法传出开关柜,只存在于开关柜内,因此开关柜内的电磁干扰只因柜内的电气设备产生,因而对开关柜内的局放信号探测时,本身信噪比就较高,加上一些信号处理技术,更加容易检测到局放信号。


目前,用于局放监测的方法有脉冲电流法、超声波检测法、光测法、化学检测法、红外检测和超高频检测法等多种方法。其中最受人们关注的当属脉冲电流法和超高频检测法。


超高频检测法是通过检测电气设备内部局部放电所产生的超高频(300-3000MHz)电磁波信号,实现局部放电的检测和定位。由于噪声信号主要集中于低频段,因此这种方法的测量具有很强的抗外界干扰能力,且灵敏度高,已应用于一些固体绝缘设备(如变压器等)中的局部放电检测。


其缺点在于,对于结构复杂的电气设备,电磁波传播时会发生多次折反射及衰减;同时,电气设备外壁也会对电磁波的传播带来不利影响,这也增加了超高频电磁波检测的难度。因此,在开关柜中,由于柜中复杂的电气结构和金属外壁等影响,电磁波在柜内传播特性复杂,不利于使用超高频检测法检测局放信号。


同时,由于不同类型的放电在超高频段的能量分布差异较大,同时天线的放置位置与放电产生位置的距离会严重影响天线耦合到的超高频信号强度,因此导致超高频检测方法无法对放电的大小进行定量分析,也就无法有效显示出开关柜内的放电严重程度。


由于每一次局部放电都会发生正负电荷的中和,伴随有一个陡的电流脉冲,脉冲电流法即通过测量该脉冲电流检测到局部放电的发生。该方法通过测量阻抗在耦合电容侧或通过Rogowski线圈(简称罗氏线圈)测取由局放引起的脉冲电流,获得视在放电量、放电相位等放电信息。


系统采用基于罗氏线圈的脉冲电流传感器来测量局放信号,这种检测方法具有灵敏度高、实时性好,而且可以测得放电量、放电重复率、平均电流等,因而这种方法得到了广泛的使用。


其缺点在于在线检测时,局放信号容易被噪声干扰甚至湮没,信噪比低。在开关柜内,由于外界对开关柜内的局放信号干扰很小,因此开关柜内的信噪比较高,同时可以通过引入小波变换的方法,在不改变信号可评估性的同时能显著地提高信噪比。


相对于超高频检测法,脉冲电流法检测设备简便,价格上更便宜,对于开关柜局放实时在线检测,使用脉冲电流检测法更合适。


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