開(kāi)關(guān)柜局部放電暫態(tài)地電壓檢測(cè)
開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各環(huán)節(jié)中控制、保護(hù)等多重功能。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部包含斷路器、熔斷器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、互感器、隔離開(kāi)關(guān)、繼電保護(hù)裝置等各種一次、二次設(shè)備，電壓等級(jí)范圍從3.6kV到550kV。開(kāi)關(guān)柜一般由鋼板分隔成手車(chē)（斷路器）室、母線(xiàn)室、電纜室及儀表室等獨(dú)立空間，內(nèi)部布置緊湊。開(kāi)關(guān)柜通過(guò)連接多條母線(xiàn)和出線(xiàn)，對(duì)電能進(jìn)行控制和分配，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行和供電可靠性。因此，開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中占有非常重要的地位。
局部放電是一種局部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到放電臨界值，但整個(gè)絕緣部件還沒(méi)有完全擊穿的一種放電形式。局部放電一般不會(huì)直接引起絕緣體的貫穿性擊穿，但是如果局部放電現(xiàn)象長(zhǎng)時(shí)間存在，會(huì)逐漸降低絕緣強(qiáng)度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，局部放電是絕緣老化、裂化的主要原因，且最終將導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，局部放電對(duì)于運(yùn)行中的電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是一種長(zhǎng)期的、緩慢的、潛在的故障隱患，必須及時(shí)予以發(fā)現(xiàn)和排除。
10kV開(kāi)關(guān)柜是直接面向用戶(hù)的配電設(shè)備，擔(dān)負(fù)著線(xiàn)路控制和線(xiàn)路保護(hù)的雙重功能，其運(yùn)行中的可靠性直接關(guān)系到配電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和供電可靠性，開(kāi)關(guān)柜故障會(huì)直接造成母線(xiàn)短路、出線(xiàn)停電等嚴(yán)重事故。開(kāi)關(guān)柜局部放電引起的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)以及其他眾多因素都會(huì)造成絕緣劣化，降低絕緣強(qiáng)度。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)計(jì)資料表明，2004年全國(guó)共發(fā)生開(kāi)關(guān)柜故障56次，占開(kāi)關(guān)故障總數(shù)的14.3%，其中126-550kV開(kāi)關(guān)絕緣故障占比達(dá)到26.8%；12-40.5kV開(kāi)關(guān)絕緣故障占比達(dá)到73.2%。而南京供電公司近年來(lái)，由于開(kāi)關(guān)柜絕緣故障造成的柜體燒毀、母線(xiàn)跳閘、強(qiáng)迫停運(yùn)等故障己多達(dá)17起，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，社會(huì)影響重大。由此可見(jiàn)，絕緣故障是10kV開(kāi)關(guān)柜故障的重要原因之一。10kV開(kāi)關(guān)柜故障會(huì)直接造成母線(xiàn)解列、出線(xiàn)停電等嚴(yán)重事故。受目前的檢修手段的限制，高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)故障檢測(cè)主要是在停電狀態(tài)下進(jìn)行的，由于開(kāi)關(guān)柜是配電過(guò)程中面向用電客戶(hù)的主要設(shè)備，受到運(yùn)行方式、用戶(hù)用電性質(zhì)等多方面制約，不能經(jīng)常停電檢修，由此便帶來(lái)超周期運(yùn)行，設(shè)備失修、失控等問(wèn)題，嚴(yán)重影響供電穩(wěn)定性及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。所以，掌握開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的絕緣狀況，及時(shí)合理的安排停電檢修，可以有效避免事故的發(fā)生，大大的提高供電可靠性。
開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)地電波方法最早是由英國(guó)的Dr. John Reeves在上世紀(jì)70年代提出了概念，并同時(shí)給出了理論依據(jù)和測(cè)量方法。 Dr. John Reeves指出，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電磁波會(huì)在柜體金屬板的外表面感應(yīng)出電位，稱(chēng)該電位為暫態(tài)地電壓（Transient Earth Voltages，簡(jiǎn)稱(chēng)TEV，即地電波）。而根據(jù)麥克斯韋的理論，局部放電時(shí)會(huì)激發(fā)出電磁波向外部空間傳播。如果開(kāi)關(guān)柜柜體是封閉且連續(xù)的，根據(jù)電磁屏蔽的原理，電磁波會(huì)被限制在柜體金屬板的內(nèi)表面上，并不會(huì)在開(kāi)關(guān)柜的外表面上傳播并檢測(cè)到電磁波信號(hào)。但在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，開(kāi)關(guān)柜在絕緣墊圈、電纜終端和柜門(mén)等多處存在著較大縫隙，柜體是不連續(xù)的。因此我們可以在開(kāi)關(guān)柜體外表面上檢測(cè)到該電磁波所感應(yīng)出的有效電壓信號(hào)，即地電波信號(hào)。
局部放電檢測(cè)作為設(shè)備絕緣狀況監(jiān)測(cè)的重要手段，能夠直接反映電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀況，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，有效減少不必要的設(shè)備停電造成的安全風(fēng)險(xiǎn)以及停電操作帶來(lái)的用電損失都有著十分重大的意義。通過(guò)地電波信號(hào)測(cè)量具有測(cè)量裝置簡(jiǎn)單、不需要對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電操作、測(cè)量方法簡(jiǎn)便易行，讀數(shù)時(shí)間較短、放電源定位時(shí)間短等諸多優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量到的地電波信號(hào)與放電位置、放電類(lèi)型、放電時(shí)間和放電量有直接關(guān)系。通過(guò)對(duì)運(yùn)行中開(kāi)關(guān)柜的地電波信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和分析，可以在一定程度上掌握開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部部件的絕緣狀況，及時(shí)合理安排停電檢修，從而預(yù)防絕緣故障的發(fā)生，降低開(kāi)關(guān)柜故障發(fā)生率。地電波測(cè)量方法原理簡(jiǎn)單、特點(diǎn)鮮明，易于掌握，尤其適合于在開(kāi)關(guān)柜正常運(yùn)行巡檢中大規(guī)模使用。因此，開(kāi)展地電波測(cè)量方法研究具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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