引言
高压开关柜是面向配电网或用户供电的直接 设备，广泛用于各个变电站，其安全可靠地运行，决 定了供电的可靠性和安全性，在供电系统中占有举 足轻重的地位。开关柜内部电气设备在长期运行 中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成 的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故 障。统计数据表明，电力设备50%以上的故障来自 于绝缘故障。因此，开展对开关柜的带电检测，可 有效发现其潜伏性放电故障，提高开关柜的试验检 修效率，以确保设备安全可靠运行[1-3] 。 第54卷 第1期：0097-0103 2018年1月16日 High Voltage Apparatus Vol.54，No.1：0097-0103 Jan. 16，2018 DOI:10.13296/j.1001-1609.hva.2018.01.014 2018年1月 第54卷 第1期 目前，应用于开关柜的局部放电检测方法主要 有超声波检测法、特高频检测法、暂态对地电压检测 法及红外热成像检测法等，并形成了相应的案例[4-13] 。【高压电器】
国内外相关科研院所在开关柜内部局放电磁波的 传播特性、局放在线监测系统、开关柜局放模拟平 台、局放图谱的识别方法等方面进行了深入研究[14-21] 。 考虑到现场检测环境的影响，不同的局放检测方法 都具有一定的适用性，并且单一的检测方法并不能 全面、客观、真实地反映开关柜的运行状态。另外， 不同的缺陷类型具有不同的特征，利用其放电图谱 特征，结合不同的检测方法，对其放电类型进行判 断[22-23] 。因此，文中针对开关柜内部结构、讨论了不 同局部放电检测方法的原理与特点、局部放电的判 定方法及定位方法；结合现场实际开关柜内部不同 电气设备局部放电的案例，采用不同的检测方法， 分析了不同设备局部放电的幅值、特点、定位方法、 类型及原因，同时也给出了不同局放案例下检测方 法的灵敏性。 1开关柜内部结构及局部放电检测方法 1.1 内部结构及组成 高压开关柜是将断路器、负荷开关、接触器、熔 断器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器以及控 制、测量、保护装置和辅助设备装配在全封闭或半 封闭式的金属柜体内，用于电力系统中接受和分配 电能。其优点是结构紧凑，占地小，维护检修方便， 大大地减少现场的安装工作量，并缩短施工工期。 结合现场检测开关柜的型号，针对户内开关柜进行 分析，其内部结构示意图见图1。 图1 开关柜内部结构示意图 Fig. 1 Schematic diagram of inner structure for switchgear 1.2 局放检测原理 针对局部放电的产生会伴随着电、光、声、热等 物理现象，开展对这些物理量的检测分析，提取特 征量，实现对开关柜内部的局部放电情况以及绝缘 状态进行评估[1] 。 1)暂态地电压(TEV)检测原理。暂态地电压检 测的原理：电磁波在开关柜外表面感应出高频电 流，利用电容耦合测出局放的幅值及脉冲。其主要 特征：局放源发出的高频信号3~60 MHz，电磁波沿 开关柜表面传播，不同制造厂家同类型的开关柜会 有相同的衰减路径。由于开关柜结构封闭，局放在 柜内及各柜间的传播规律不明，现场许多情况下暂 态地电压检测结果不能判断放电信号的具体来源。 2)特高频(UHF)检测原理。特高频检测原理：通 过特高频传感器对开关柜中局放时产生的特高频 电磁波信号(300 MHz~ 3 GHz)进行检测，获得局放 信号的幅值、相位等信息。特高频信号只能从柜子 缝隙或观察孔传出，利用非接触外置式传感器在柜 体孔隙处检测。该方法由于其抗干扰能力强、波形 特征可识别缺陷类型、准确定位高等特点得到了较 好的应用。 3)超声波(AE)检测原理。超声波检测原理是利 用超声传感器有效地接收超声波信号。其主要特 征：测量表面放电，幅值范围-7~68 dBμV；检测频带 在 10 Hz~100 MHz。该方法不受电磁信号的干扰， 但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振 动的影响。 1.3 局放判定方法 为实现开关柜内部局放的综合评估，采用比较 法、曲线分析法、参考经验判据及趋势分析法等对 其进行判定。 1)比较法。比较法包含横向比较和纵向比较。 横向比较针对同一个开关室内同一电压等级所有 开关的同一次测试结果进行比较，当某一或某几个 开关柜的测试结果比其他开关柜的测试结果及现 场背景值均大时，可判断此开关柜存在缺陷。纵向 比较是对不同时间的测试结果进行比较，分析开关 柜局部放电的趋势，得出设备的运行状况。 2)曲线分析法。因现场干扰在所有设备上作用 的一致性，可通过快速地对开关室内的所有开关柜 进行测试，记录测试结果，绘制数据曲线。【高压电器】
若曲线 平缓，则不存在明显放电现象；若曲线有凸点，则说 明开关柜存在放电情况。 3)参考经验判据。参考国外及国内其他地方的 适用判据，TEV 检测和超声波检测参考判据见 表 1、2 [1] 。 1.4 局放定位方法 目前，对于高压开关柜内部局部放电的定位方 法比较多，如时差法、幅值法、平分面法及声—电联 合法等[24- 25] 。采用多个 TEV 传感器、AE 传感器或 · 98 · UHF传感器，通过时间差和幅值确定局放源的位置。 声—电联合定位方法通过电信号和超声波信号之 间的时间差计算，实现快速准确定位，并可将异常缺 陷确定到开关柜的某一具体位置，其原理见图2。 表1 TEV检测参考判据 Table 1 Reference criterion of TEV detection 背景值/dB 0~10 10~20 >20 检测值/dB P≤15 15
