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基于地电波原理的开关柜局部放电检测
点击次数:1385 发布时间:2018-01-20

开关柜(又称成套开关或成套配电装置)是以断路器为关键部件的电气设备。生产开关柜的厂家根据一次接线的要求,将有关的高低压电器(包括控制电器、保护电器、测量电器)以及母线、载流导体绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内,并将该金属柜称为开关柜。开关柜是电力系统中接受和分配电能的装置,包括以下部件:发电、输电、配电和电能转换的高压开关、控制装置、测量装置、保护装置、电气联结(母线)、外壳、支持件等。

 

开关柜在长时间运行的情况下或者高温超载运行的条件下,会出现不同程度地局部放电现象。长期的局部放电可能加剧绝缘老化,导致绝缘击穿,影响开关柜的正常运行,严重时会导致开关柜爆炸,造成用户停电,影响配网供电可靠性,甚至造成严重事故。此外,随着电网规模的扩大,开关柜的装用数量在不断升高,故障发生次数也呈现增长趋势。通过大量的数据统计和研究发现:开关柜的绝缘故障中有85%是由局部放电引起的,局部放电既是绝缘缺陷的征兆,也是导致绝缘事故的zui终原因。

 

局部放电检测可有效避免绝缘事故。局放检测方法包括:光检测法、红外检测法、超高频检测、超声波检测、地电波检测等。2010年,国家电网公司颁布了《电力设备带电检测技术规范(试行)》,该规范规定把红外映像检测、超声波检测、地电波检测作为常用的开关柜局部放电检测手段。

 

红外检测是一个简单的温度检测技术。超声波检测方法是用超声波传感器去耦合局部放电产生的40kHz超声波,该方法技术原理较为简单,早已被广泛研究。地电波检测方法是用容性的探头去耦合局放产生的电磁波,并根据地电波信号的幅度、脉冲次数等特征参数去评估局放程度。对于该技术,国内仍停留在应用阶段。

 

相对于其余检测手段,地电波检测技术具有以下优点:可对开关柜的局部放电源进行定位;可以进行开关柜局部放电类型的分析工作;具有一定的抗干扰能力。因此,基于地电波原理的检测与定位技术被广泛用于国内的各大电力公司。然而,人们对于该技术的研究多数是围绕数据挖掘与地电波检测技术的运用这两方面开展的,很少对地电波检测原理进行深入研究。地电波检测技术尚有较多的难点需要解决,其中包括:

 

(1)现场干扰信号对地电波造成干扰。现场的干扰源有包括了几个类型:
电力装置引起的干扰,包括变压器和高压电缆,这些高压装置在运行时会产生大量的电磁信号;开关设备引起的电磁干扰,电网中的开关电器工作时会向电网系统引入大量的高次谐波。此外,由于地电波检测频带在0-100MHz之间,广播信号和无线电信号,甚至手机信号也可对检测系统造成影响。广播信号中中波段的频率范围在0.5-1.6MHz,短波段的频率在2.3-25MHz之间,调频段的频带范围在88-108MHz之间,无线电讯频率在900MHz左右。可见,地电波检测系统需采取相应的抗干扰措施,才能有效检测到开关柜的局部放电信号。

 

(2)地电波定位技术研究。国内基本没有相关机构对地电波定位技术进行深入的研究,地电波定位是基于时间差的定位方法,由于信号的传播速度近似光速,而且信号在不同媒质传导时,波形会产生畸变,所以定位的难度较大。

 

(3)地电波检测装置的研制。地电波检测的实质是电磁波,该电磁波在金属壁产生1mV-7V的电压信号,通过用电容探头可藕合到该信号,由于检测到的不是电信号,而是电磁波信号,我们更需要其在集总元件中产生的电磁扰动,深入分析线路特征。局放所产生的电磁波很容易被检测系统的电磁波干扰。信号完整性理论必须运用与检测系统的设计过程,以降低电磁辐射。

 

由此可见,研究基于地电波的开关柜局放检测系统、解决地电波检测与定位技术的技术难点,对促进局放检测技术的发展、保障电力系统可靠运行有积极的意义。

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