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【摘要】介绍了开关柜进行局放检测的地电波法TEV、超声波法AE和超高频法UHF的原理，并在此基础上提出联合检测技术。现场应用情况表明，联合诊断法通过检测局部放电信号的TEV、UHF信号和AE信号，能更加有效地排除现场干扰，发现运行中开关柜的绝缘缺陷。本文结合实际生产应用实例，介绍了联合检测技术的应用及故障定位情况。
【关键词】地电波；超高频法；超声波法；联合诊断法
引 言
某检修公司在运的国产KYN型开关柜共计40面，1998年6月出厂，1999年9月投运。随着设备服役时间的增长，该型号产品设备的故障次数呈逐步上升趋势。对运行中开关柜设备的绝缘性能进行带电跟踪检测是进行开关柜状态检修风险评估的重要手段。局部放电是反映开关柜设备绝缘性能的重要参数之一，它隐含了开关柜设备绝缘劣化的征兆和表现形式。目前采用地电波、超高频和超声波联合诊断开关柜设备局放。
实践表明，联合诊断技术有效弥补了目前开关柜设备检测方法的不足，及时发现和避免了开关柜设备故障的发生，保障了开关柜设备的安全运行。
1、检测原理及定位技术
1.1地电波法（TEV）
当高压电气设备发生局部放电时，放电电荷先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电磁波并向各个方向传播。对于开关柜内部放电而言，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，如果屏蔽层是连续时，则无法在外部检测到放电信号。但实际上，屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续，这样，高频电磁信号就会传输到设备外层，产生一个暂态电压，然后通过设备的金属箱体外表面而传到地下去。这些电压脉冲是被命名为暂态对地电压（Transient Earth Voltage），简称TEV。
TEV在设备内部产生传播如图2所示。
通过研究得出，局部放电产生的TEV信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的远近有直接关系，可以通过检测局部放电产生的TEV信号，不仅可以对运行中开关柜内设备局部放电状况进行定量测试，而且可以通过同一放电源到不同探测器的时间差，对局部放电点进行定位。
1.2 超声波法
超声波法其优点是设备使用简便、技术相对成熟、现场应用经验比较丰富，超声波信号抗电磁干扰的能力比较强，此外，通过对各间隔的逐个测量，比较信号的幅值可以定位到缺陷发生的腔体甚至精确到厘米范围内。具有抗电气干扰能力强，定位精确度高的优点。缺点是易受现场周围环境的影响，特别是设备本身如果产生一定的机械振动，会使超声检测产生较大的误差。而且由于超声传感器检测有效范围较小，在局部放电定位时，需对设备进行逐点检测，工作量非常大。
1.3超高频（UHF）法
在0 ～3 GHz频段内进行局部放电的电磁波信号检测。设备运行现场的干扰源主要为变电站母线电晕放电、导体接触不良产生的电弧放电、其他设备内部的放电、无线电波、载波通讯、系统内开关动作等，这些干扰主要集中在300 MHz以下频段，而在300 MHz以上频段的衰减很快，并且很容易被屏蔽。选择超高频段的电磁信号作为检测信号，可以避开常规电气测试方法中难以识别的电力系统干扰，显著提高局部放电检测的信噪比。
UHF法是根据电磁波传播速度和不同传感器接收到同一放电源的信号时间差计算局部放电源的位置，实现绝缘缺陷定位。UHF法的优点是原理简单、运用方便、定位较为准确。由于所测信号的时差在ns级，不仅需要测量设备具有很高的采样率和频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以读取信号的起始时间。
2、联合诊断法
由于三种测试方法的差异及特性，表面放电最成功的检测方法是使用超声波技术，因为表面放电发出的TEV信号要比内部放电的要小很多。此外表面放电所产生的电磁波信号频率也比TEV传感器的检测频率要低，很多情况下，表面放电不会被TEV传感器检测到，但可以被超声波传感器所检测到。所以测试局放结果一定要综合TEV、超声波和超高频，测试过程中三者互相配合，可以起到良好的互补效果。
采用联合诊断法可实现开关柜局部放电在线检测。联合诊断法既具有TEV、UHF法不受设备机械振动等环境影响、定位快速的特性，又具备了超声的抗电气干扰能力强、定位准确的优点。
联合定位法的基本思想是先采用TEV普测，再采用UHF法对开关柜局部放电进行初步定位分析，确定局部放电的大致范围，最后采用UHF法和超声法联合进行定位分析，实现绝缘缺陷的精确定位。
3、现场应用
3.1检测过程
2014年7月12日，试验人员检测时发现35kV开关室多间隔设备存在放电情况，其中318间隔最为严重，超声波测试值最大为10dB，地电波检测值最大为38 dB。经跟踪监测，8月2日，318间隔超声波测试值最大为28dB，地电波检测值最大为50dB，呈明显劣化趋势。经35kV-5母线转检修检查发现：
（1）318间隔母线套管存在严重放电。318间隔放电部位如图3所示，紫外检测图如图4所示。
（2）302间隔母线桥内穿墙套管与墙体连接部位未做防水处存在漏雨情况，套管严重放电，母排锈蚀严重。302间隔套管放电部位如图5所示。
4.2故障原因分析
首先，电缆沟、开关柜电缆隔室封堵不严，开关柜内凝露严重，是导致此次放电故障的主要原因。其次，开关柜母线套管均未设置等位线，套管内场强分布不均，是导致此次放电故障的原因之一。
结论
① 采用联合诊断检测法，可以实现精确定位。先进行TEV绝缘缺陷有无判断，再用多路超高频初步定位，最后用多路声电联合定位，能进一步提高局部放电定位的精度，减少缺陷处理时间。
② 通过声电联合技术同时检测局部放电信号的UHF信号和超声信号，对两种信号进行对比分析，能更加有效地排除现场干扰，提高局部放电和缺陷类型识别的准确性。
③ 现场应用情况表明，检测的开关柜局部放电在线检测技术能有效地发现运行中开关柜的绝缘缺陷，为实现开关柜设备的状态检修提供有力的检测手段。
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