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开关柜局放之电检测法

发布时间:2020-09-07 02:12:25人气:

上一篇文章我们简单介绍了开关柜局部放电检测技术的非电检测法,这篇我们聊一聊电检测法。局部放电因产生电荷转移而形成脉冲电流,在外部电极上表现为电压的变化。此外,局部放电的持续时间很短,放电波形的上升时间可达到纳秒级,根据麦克斯韦电磁理论,脉宽极窄的局部放电电流会向外辐射频带丰富的电磁波,其频率最高可达到几个GHz。开关柜等电气设备局部放电电检测法正是基于这两个原理开展的。目前,在开关柜局部放电电检测法中应用较多的是射频检测法、暂态对地电压(Transient Earth Voltages,TEV)检测法以及超高频检测法。

①射频检测法

射频检测法属于无线电干扰法,最早可追溯到1925年,Schwarger发现设备发生电晕放电时会产生电磁波,使用无线电干扰电压表可以检测到该电磁波。目前,国内主要采用射频传感器进行检测,故也称为射频检测法,主要采用Rogowski电流线圈传感器、射频天线传感器和电容传感器。清华大学关永刚等人应用多匝线圈传感器采集放电信号的中高频分量,对高压开关柜内部绝缘缺陷和接触不良等几种故障采用射频法在线检测进行初步分析,该方法不仅能够定性检测是否发生了局部放电,还能定量地检测局部放电强度,且检测频带较宽(1-30MHz)。

②暂态对地电压检测法

暂态对地电压法最早由英国Dr. John Reeves提出,是一种非侵入式检测法,近年来在开关柜局部放电检测中得到了一定的运用。该方法的原理是开关柜局部放电产生的电磁波将沿着柜体的金属板(对电磁波起到屏蔽作用)传播,由于柜体金属板在绝缘部位、室间隔板、垫圈铰链、电缆终端等地方存在缝隙,即屏蔽不完全,电磁波信号就会顺着缝隙传播至柜体外壳,并在柜体外壳上感应出脉冲电压,即暂态对地脉冲电压信号。通过在开关柜外壳上安装电容传感器对该电压信号进行采集,进而获得开关柜内部局部放电信息。有研究人员采用TEV方法检测开关柜几种典型故障的局部放电信号,通过研究不同故障模型下的脉冲数、时域波形相位、测量闽值之间的对应关系,统计出不同故障类型的放电特征。

③超高频(UHF)检测法

超高频检测法(UHF)是针对传统检测方法的不足于近几年提出的局部放电检测新方法。20世纪80年代,英国的Boggs和Stone等人首先将该方法应用在气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear, GIS)的局部放电检测之中。该检测方法抗干扰能力强、灵敏度高,近几年得到迅速发展。其原理是局部放电辐射的电磁波信号频率高达几GHz,而电气设备所处运行环境中的干扰电磁波信号频率一般不高于200MHz,因而可以使用超高频信号传感器接收超高频段(300MHz-3GHz)的电磁波信号,实现电气设备局部放电的在线监测。该方法在局部放电检测中是一种比较先进的检测手段,国内外学者对该方法给予了极大的关注。英国的Judd等人在局部放电超高频检测法方面做了大量的探究,其检测对象不仅涵盖了变压器,GIS等主设备,还针对整座变电站的局部放电检测开展了一定的研究。华北电力大学李成榕等人对超高频检测法在变压器中的运用也进行了较为深入的研究。目前,国内外学者对超高频检测法在开关柜局部放电监测中的研究及应用均较少,华北电力大学律方成等人对超高频法在高压开关柜局部放电检测中的应用进行了初步探索,并通过实验室验证了该检测方法运用的可行性。

结合上一篇文章,综上所述,电气设备局部放电的各种检测方法各有优缺点,没有哪一种方法占有绝对的优势。各类局部放电检测法的优缺点分析如图所示。非电检测法能避免设备运行现场复杂的电磁干扰,但受其它因素影响其灵敏度不高,限制其在现场大量使用。在电检测法中,近几年发展迅速的超高频检测法比较先进,虽然该方法理论体系还不是十分完善,但其具有灵敏度高、准确性好以及抗干扰能力强等方面的优点,深受广大研究者青睐,具有较为广阔的研究前景和应用价值。
各种局部放电检测方法比较

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