開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀

來源：揚(yáng)州國浩電氣有限公司 2025年05月08日 07:35

(1)暫態(tài)地電壓檢測法

暫態(tài)地電壓(Transient Earth Voltage，TEV)檢測技術(shù)由英國的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)生一個瞬時的對地電壓，這些瞬時的電壓脈沖可由設(shè)備外殼安裝的特質(zhì)電容傳感器檢測到，從而判斷設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)。

開關(guān)柜內(nèi)部局部放電會產(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暫態(tài)地電壓信號進(jìn)行檢測，以判斷開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電缺陷，同時可以利用同一放電源產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓信號到達(dá)不同位置傳感器的時間差或幅值差對局部放電進(jìn)行定位。在暫態(tài)地電波領(lǐng)域，英國的TECHMP公司開展了相關(guān)的研究，并研制出包含兩個電容性探測元件的暫態(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)超聲波檢測法

超聲波局部放電檢測技術(shù)憑借其抗干擾能力與定位能力的優(yōu)勢，在眾多的檢測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，但由于當(dāng)時靈敏度低，易受外界干擾等原因一直沒得到廣泛的應(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)、武漢高壓所逐漸開展了超聲波局部放電檢測的研究。西安交通大學(xué)提出了相控定位方法，先通過延時算出放電的距離，再根據(jù)相控陣掃描角度確定放電的空間位置。武漢高壓所開發(fā)了JFD系列超聲定位系統(tǒng)，其對一般的放電定位誤差可小于10cm。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前超聲波檢測法己成為局部放電檢測的主要方法之一，特別是在帶電檢測定位方面，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)高頻電流檢測法

高頻局部放電檢測方法是用于電力設(shè)備缺陷檢測與定位的常用測量方法之一，其檢測頻率范圍通常在3-30MHz之間。高頻局部放電檢測技術(shù)可廣泛應(yīng)用于高壓電力電纜、變壓器、開關(guān)柜等電力設(shè)備的局放檢測，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進(jìn)行檢測，其多采用羅科夫斯基線圈結(jié)構(gòu)。

羅科夫斯基線圈(Rogowski coils，簡稱羅氏線圈)用于電流檢測領(lǐng)域己有幾十年歷史。20世紀(jì)中期以來，國外一些專家學(xué)者和公司紛紛對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，如法國的ALSTHOM公司有一些基于羅氏線圈電流互感器產(chǎn)品問世，羅氏線圈檢測技術(shù)被英國公立電力公司(CEGB)用在名為“E1-Cid"的新技術(shù)里，用于測試發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的定子。近些年來國內(nèi)的一些科研院所和企業(yè)均開始研制基于羅氏線圈傳感器以及高頻局放檢測裝置，雖然起步較晚，但有些技術(shù)已處于跟上國外大公司的水平。

基于以上三種局部放電的檢測方法，國內(nèi)外對局部放電的定位主要分為幅值差法與時延估計(jì)法。幅值差法的原理是通過觀察傳感器檢測到的局部放電信號幅值大小來估計(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，不能對其精確地計(jì)算。時延估計(jì)法又分為聲聲法與聲電法，聲聲定位通過采用多路超聲波傳感器，以一路超聲波信號作為觸發(fā)源，根據(jù)不同超聲波信號到觸發(fā)源的時間差進(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出放電信號的波形。但由于超聲波傳播速度相對比較慢，超聲波信號之間提取到的時間延遲誤差較大，國內(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)提取到的延遲時間進(jìn)行定位，國外方面，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)對局部放電進(jìn)行檢測，檢測的原理為：由于電磁波信號傳播速度快而且電磁波信號受電磁干擾的影響，需要把電磁波信號作為基準(zhǔn)信號，觸發(fā)超聲波信號作為延遲信號進(jìn)行定位。國內(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?，通過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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開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀

(1)暫態(tài)地電壓檢測法

(2)超聲波檢測法

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