開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

來(lái)源：揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司 2025年05月08日 07:35

(1)暫態(tài)地電壓檢測(cè)法

暫態(tài)地電壓(Transient Earth Voltage，TEV)檢測(cè)技術(shù)由英國(guó)的Dr.John Reeves于1974年提出，他發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備內(nèi)部局部放電脈沖激發(fā)的電磁波能在設(shè)備金屬殼體上產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的對(duì)地電壓，這些瞬時(shí)的電壓脈沖可由設(shè)備外殼安裝的特質(zhì)電容傳感器檢測(cè)到，從而判斷設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)。

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電會(huì)產(chǎn)生電磁波，在金屬壁形成趨膚效應(yīng)并沿金屬表面進(jìn)行傳播，同時(shí)在金屬表面感應(yīng)出暫態(tài)地電壓。局部放電的暫態(tài)地電壓信號(hào)的大小與局部放電的強(qiáng)度與放電點(diǎn)的位置有很大的關(guān)系。因此可以利用電容性傳感器對(duì)暫態(tài)地電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以判斷開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的局部放電缺陷，同時(shí)可以利用同一放電源產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓信號(hào)到達(dá)不同位置傳感器的時(shí)間差或幅值差對(duì)局部放電進(jìn)行定位。在暫態(tài)地電波領(lǐng)域，英國(guó)的TECHMP公司開(kāi)展了相關(guān)的研究，并研制出包含兩個(gè)電容性探測(cè)元件的暫態(tài)地電壓傳感器，該傳感器有很高的靈敏度，且?guī)捒梢赃_(dá)到0.1 M-300MHz。

(2)超聲波檢測(cè)法

超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)憑借其抗干擾能力與定位能力的優(yōu)勢(shì)，在眾多的檢測(cè)法中占有非常重要的地位。超聲波法用于變壓器局部放電檢測(cè)，但由于當(dāng)時(shí)靈敏度低，易受外界干擾等原因一直沒(méi)得到廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)80年代隨著微電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波法的靈敏度和抗干擾能力得到了很大的提高，其在實(shí)際中重新得到重視。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)方面，清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、西安交通大學(xué)、武漢高壓所逐漸開(kāi)展了超聲波局部放電檢測(cè)的研究。西安交通大學(xué)提出了相控定位方法，先通過(guò)延時(shí)算出放電的距離，再根據(jù)相控陣掃描角度確定放電的空間位置。武漢高壓所開(kāi)發(fā)了JFD系列超聲定位系統(tǒng)，其對(duì)一般的放電定位誤差可小于10cm。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前超聲波檢測(cè)法己成為局部放電檢測(cè)的主要方法之一，特別是在帶電檢測(cè)定位方面，該方法具有可以避免電磁干擾的影響與方便實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。

(3)高頻電流檢測(cè)法

高頻局部放電檢測(cè)方法是用于電力設(shè)備缺陷檢測(cè)與定位的常用測(cè)量方法之一，其檢測(cè)頻率范圍通常在3-30MHz之間。高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于高壓電力電纜、變壓器、開(kāi)關(guān)柜等電力設(shè)備的局放檢測(cè)，其高頻脈沖電流可以由電感式耦合傳感器或電容式耦合傳感器進(jìn)行耦合，其中，電感型傳感器中高頻電流傳感器(High Frequency Current Transformer，HFCT)因具有便攜性強(qiáng)、安裝方便、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力較好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。HFCT傳感器的工作方式是對(duì)流經(jīng)電力設(shè)備的接地線、中性點(diǎn)接線以及電纜本體中放電脈沖電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，其多采用羅科夫斯基線圈結(jié)構(gòu)。

羅科夫斯基線圈(Rogowski coils，簡(jiǎn)稱羅氏線圈)用于電流檢測(cè)領(lǐng)域己有幾十年歷史。20世紀(jì)中期以來(lái)，國(guó)外一些專家學(xué)者和公司紛紛對(duì)羅氏線圈在電力上的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，并取得了顯著的成果，如法國(guó)的ALSTHOM公司有一些基于羅氏線圈電流互感器產(chǎn)品問(wèn)世，羅氏線圈檢測(cè)技術(shù)被英國(guó)公立電力公司(CEGB)用在名為“E1-Cid"的新技術(shù)里，用于測(cè)試發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的定子。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)的一些科研院所和企業(yè)均開(kāi)始研制基于羅氏線圈傳感器以及高頻局放檢測(cè)裝置，雖然起步較晚，但有些技術(shù)已處于跟上國(guó)外大公司的水平。

基于以上三種局部放電的檢測(cè)方法，國(guó)內(nèi)外對(duì)局部放電的定位主要分為幅值差法與時(shí)延估計(jì)法。幅值差法的原理是通過(guò)觀察傳感器檢測(cè)到的局部放電信號(hào)幅值大小來(lái)估計(jì)位置，幅值大的地方傳感器距離放電點(diǎn)近，隨著傳感器到放電點(diǎn)距離的增大，檢測(cè)到的幅值逐漸減小。但是幅值差法只能粗略的估計(jì)出放電位置，不能對(duì)其精確地計(jì)算。時(shí)延估計(jì)法又分為聲聲法與聲電法，聲聲定位通過(guò)采用多路超聲波傳感器，以一路超聲波信號(hào)作為觸發(fā)源，根據(jù)不同超聲波信號(hào)到觸發(fā)源的時(shí)間差進(jìn)行定位，因?yàn)槌暡▊鞲衅鞯目闺姶鸥蓴_能力強(qiáng)，聲聲定位法能比較清晰地檢測(cè)出放電信號(hào)的波形。但由于超聲波傳播速度相對(duì)比較慢，超聲波信號(hào)之間提取到的時(shí)間延遲誤差較大，國(guó)內(nèi)外盡管采用精確地定位算法效果也不是很理想。聲電定位同樣根據(jù)提取到的延遲時(shí)間進(jìn)行定位，國(guó)外方面，澳大利亞西門子研發(fā)中心利用超聲波和射頻電磁波聯(lián)合定位的技術(shù)對(duì)局部放電進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的原理為：由于電磁波信號(hào)傳播速度快而且電磁波信號(hào)受電磁干擾的影響，需要把電磁波信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)，觸發(fā)超聲波信號(hào)作為延遲信號(hào)進(jìn)行定位。國(guó)內(nèi)方面，西安交通大學(xué)提出基于超聲波和超高頻相控接收陣的定位方法，這種方法和澳大利亞西門子研發(fā)中心提出的“聲電”聯(lián)合定位技術(shù)有很大的相似性，主要的區(qū)別在于超聲波和超高頻相控接收陣構(gòu)成的是平面?zhèn)鞲衅鳎ㄟ^(guò)控陣的方位角和仰角采用算法計(jì)算出放電點(diǎn)的空間位置。

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