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摘 要：随着封闭式高压开关柜在电力系统中的广泛使用，如何有效监测其内部绝缘状况，避免故障发生是面临的重要课题。本文介绍了暂态地电压TEV和超声波局放测量技术的原理及其在高压开关成套设备绝缘监测中的联合应用，并通过案例说明该技术的有效性。
关键词：开关柜；TEV；超声波；局部放电
【中图分类号】TB51+7
1引言
10kV、35KV封闭式高压开关柜相比敞开式设备具有结构紧凑、安装方便、故障率小、可靠性高的优点，随着电网的发展和设备的更新，金属封闭式开关柜已在系统各变电站中得到了广泛应用。而高压电气设备在长期运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障。对于采用封闭结构的开关柜，依靠以往的人员巡视、停电试验，难以及时掌握设备的绝缘情况。一旦发生绝缘破坏故障，将造成设备可用率和用户供电可靠性的下降。因而如何能够对封闭式高压开关柜进行有效的带电监测，对开展状态检修具有重要意义。
2 局部放电活动程度的测定
电气设备的放电类型主要有表面放电、内部放电、高压电极的尖端放电、电晕放电等。在放电过程中，局放电脉冲产生电磁波，通过特制的电容耦合探测器捕捉 TEV 电压信号，从而得出局放以分贝表示的幅值（dB）和放电脉冲频率。TEV信号与不同电压等级、放电剧烈程度、不同测量位置的设备的绝缘体的绝缘状况有关。电压信号（mV）与输出分贝值（dB）的转换关系是dB=20log mV。
放电强度的大小直接决定了振动的程度和声波的强度，对于同种程度的放电，振动幅度与介质的弹性系数有关，而传播途径的差异导致超声波强度与放电强度之间复杂的比例关系。通过压电换能器检测放电所产生的超声波信号，利用外差法将接收到的信号转换成一个人耳可听的声音信号，并将超声波大小以声压的形式显示出来，通过分析耳机中传来的放电声音以及显示屏上声压的大小，判断设备是否存在放电现象。
3 TEV测量与超声波测量的局限性
TEV测量法对脉冲的变化速度敏感，传播过程衰减较小，适合检测介质内部放电，对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感，易受外界电磁干扰的影响，能够进行定位，但分辨率不高，主要是设备精度限制。其特点是：可以在设备运行的状态下进行；可以及早的发现设备绝缘劣化发展缺陷；能较为有效的进行缺陷故障定位；通过检测技术的提高有较好的抗干扰能力。
超声波测量法对介质类型敏感，传播过程衰减大，适合检测空气介质放电，检测套管、终端、绝缘子的表面放电，易受现场机械振动的干扰，定位精度受内部反射、折射等现象的影响，但对设备精度要求较低。其特点是：方向性强；容易被阻隔和遮蔽；能使用于强电磁干扰和有噪音的环境；可预知潜在绝缘问题；定位操作较为直观便捷。
对于不同的局放类型：沿面放电，超声波检测有效，电磁检测不敏感；瓷绝缘子表面放电，超声波检测有效，电磁检测不敏感；开裂瓷绝缘子内部放电，电磁法检测有效，超声波检测基本无信号。因此，声电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择。
4 外界干扰
外部设备产生的电磁波也会在金属壳体上产生TEV 信号，因此必须判别干扰信号，在进行数据处理时，把干扰信号的影响考虑到输出结果中去。干扰信号同时也会在其它金属制品（如：金属门、窗等）上产生，所以可以首先在上述金属制品上测量TEV干扰信号，然后在设备的金属封闭箱体上测量，通过对比得出设备的局部放电活动程度。
超声波测量不受电磁波干扰，可在发现设备TEV信号强烈时，作为TEV方法的对比辅助检查。超声波法易受现场机械振动和噪音干扰，测试时应尽量排除现场噪音源，如汽车马达、空调压缩机及其他试验仪器所产生噪音。同样应先测得空气中背景噪声值，将背景噪声考虑到測试结果中。
5 TEV和超声波测量技术的联合应用
5.1测试步骤
○1 测量现场背景噪音
○2 消除现场干扰源
○3 记录开关柜的铭牌参数
○4 用TEV法，测量开关柜的地电压信号，并记录测量数据
○5 用超声波法，测量开关柜的超声波信号，并记录测量数据
○6 判断开关柜是否存在局放
5.2测试位置的选择
TEV法测试时，对开关柜前后部分都需要进行测量，柜前一般选择上、中、下部；柜后选择上、下部，如图5-1所示。
超声波法测试，选取位置是每个开关柜的缝隙，测试时戴耳机，将传感器对准开关设备的空气通道，从耳机中听到的放电破裂声就是局放产生的超声波信号。
5.3检测方法
结合巡视对开关柜进行局放监测，用便携式TEV局放仪器对设备进行普查，超声波局放仪进行定位，可以有效的发现开关柜内部的绝缘缺陷。
5.3.1整体诊断方法
因现场背景干扰源在所有金属封闭柜上产生的效果是一致的，使用TEV或超声波法对高压室内的所有金属封闭开关柜进行测试，然后记录测试结果，将其绘制成曲线图。
若曲线平缓，说明金属封闭开关柜内不存在明显的放电现象，如图5-2所示。
若在某个开关柜处曲线突出，说明此金属封闭开关柜存在一定放电现象，如图5-3所示。
5.3.2 同类诊断方法
在每次测试过程中，通过同类型设备的测试结果进行横向比较，根据对同类型设备对应点的测试结果的差异来判断设备是否正常，若某一设备的测试结果在与同类型设备进行比较偏大，则推断此设备存在放电的可能，从而做进一步的检测。
5.3.3 档案诊断方法
分析同一设备在不同时期的检测数据，如放电幅度值dB和一定时间内的放电脉冲频率，分析设备局部放电的变化趋势及变化速率，进行历史纵向对比，以判断设备是否正常。
7 结论
暂态地电压TEV和超声波局放检测技术的联合应用，是对传统单一性试验方法的有益补充，可在设备运行时对设备内部的局部放电情况进行检测，使用方便，具有较好的抗干扰能力，能够有效发现开关柜局部放电存在，进而有计划、有方向地对开关柜开展合理检修，消除安全引患，保证供电安全。但检测中，该方法受外界环境因素影响，对人员的技术要求高，因此需要实验人员不断总结经验，以提高正确获取和判断数据的能力。
参考文献：
1、叶国栋.现场局部放电试验中干扰源的识别和采取的对策.安徽电力，2006，23（3）
2、王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护.北京：中国电力出版社.20049
作者简介：
菅毓蔚 （1984- ），男，山西忻州人，武汉大学电气工程研究生在读，助理工程师，从事高压试验工作。这两篇邮寄地址 我忘了贴进去了 两篇都是：邮寄：闫广华，18735043535 ，山西省忻州市秀荣东街1号，忻州供电公司信息通讯公司
关键词：开关柜；TEV；超声波；局部放电
【中图分类号】TB51+7
1引言
10kV、35KV封闭式高压开关柜相比敞开式设备具有结构紧凑、安装方便、故障率小、可靠性高的优点，随着电网的发展和设备的更新，金属封闭式开关柜已在系统各变电站中得到了广泛应用。而高压电气设备在长期运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障。对于采用封闭结构的开关柜，依靠以往的人员巡视、停电试验，难以及时掌握设备的绝缘情况。一旦发生绝缘破坏故障，将造成设备可用率和用户供电可靠性的下降。因而如何能够对封闭式高压开关柜进行有效的带电监测，对开展状态检修具有重要意义。
2 局部放电活动程度的测定
电气设备的放电类型主要有表面放电、内部放电、高压电极的尖端放电、电晕放电等。在放电过程中，局放电脉冲产生电磁波，通过特制的电容耦合探测器捕捉 TEV 电压信号，从而得出局放以分贝表示的幅值（dB）和放电脉冲频率。TEV信号与不同电压等级、放电剧烈程度、不同测量位置的设备的绝缘体的绝缘状况有关。电压信号（mV）与输出分贝值（dB）的转换关系是dB=20log mV。
放电强度的大小直接决定了振动的程度和声波的强度，对于同种程度的放电，振动幅度与介质的弹性系数有关，而传播途径的差异导致超声波强度与放电强度之间复杂的比例关系。通过压电换能器检测放电所产生的超声波信号，利用外差法将接收到的信号转换成一个人耳可听的声音信号，并将超声波大小以声压的形式显示出来，通过分析耳机中传来的放电声音以及显示屏上声压的大小，判断设备是否存在放电现象。
3 TEV测量与超声波测量的局限性
TEV测量法对脉冲的变化速度敏感，传播过程衰减较小，适合检测介质内部放电，对放电频谱较低的套管、终端、绝缘子表面放电不敏感，易受外界电磁干扰的影响，能够进行定位，但分辨率不高，主要是设备精度限制。其特点是：可以在设备运行的状态下进行；可以及早的发现设备绝缘劣化发展缺陷；能较为有效的进行缺陷故障定位；通过检测技术的提高有较好的抗干扰能力。
超声波测量法对介质类型敏感，传播过程衰减大，适合检测空气介质放电，检测套管、终端、绝缘子的表面放电，易受现场机械振动的干扰，定位精度受内部反射、折射等现象的影响，但对设备精度要求较低。其特点是：方向性强；容易被阻隔和遮蔽；能使用于强电磁干扰和有噪音的环境；可预知潜在绝缘问题；定位操作较为直观便捷。
对于不同的局放类型：沿面放电，超声波检测有效，电磁检测不敏感；瓷绝缘子表面放电，超声波检测有效，电磁检测不敏感；开裂瓷绝缘子内部放电，电磁法检测有效，超声波检测基本无信号。因此，声电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择。
4 外界干扰
外部设备产生的电磁波也会在金属壳体上产生TEV 信号，因此必须判别干扰信号，在进行数据处理时，把干扰信号的影响考虑到输出结果中去。干扰信号同时也会在其它金属制品（如：金属门、窗等）上产生，所以可以首先在上述金属制品上测量TEV干扰信号，然后在设备的金属封闭箱体上测量，通过对比得出设备的局部放电活动程度。
超声波测量不受电磁波干扰，可在发现设备TEV信号强烈时，作为TEV方法的对比辅助检查。超声波法易受现场机械振动和噪音干扰，测试时应尽量排除现场噪音源，如汽车马达、空调压缩机及其他试验仪器所产生噪音。同样应先测得空气中背景噪声值，将背景噪声考虑到測试结果中。
5 TEV和超声波测量技术的联合应用
5.1测试步骤
○1 测量现场背景噪音
○2 消除现场干扰源
○3 记录开关柜的铭牌参数
○4 用TEV法，测量开关柜的地电压信号，并记录测量数据
○5 用超声波法，测量开关柜的超声波信号，并记录测量数据
○6 判断开关柜是否存在局放
5.2测试位置的选择
TEV法测试时，对开关柜前后部分都需要进行测量，柜前一般选择上、中、下部；柜后选择上、下部，如图5-1所示。
超声波法测试，选取位置是每个开关柜的缝隙，测试时戴耳机，将传感器对准开关设备的空气通道，从耳机中听到的放电破裂声就是局放产生的超声波信号。
5.3检测方法
结合巡视对开关柜进行局放监测，用便携式TEV局放仪器对设备进行普查，超声波局放仪进行定位，可以有效的发现开关柜内部的绝缘缺陷。
5.3.1整体诊断方法
因现场背景干扰源在所有金属封闭柜上产生的效果是一致的，使用TEV或超声波法对高压室内的所有金属封闭开关柜进行测试，然后记录测试结果，将其绘制成曲线图。
若曲线平缓，说明金属封闭开关柜内不存在明显的放电现象，如图5-2所示。
若在某个开关柜处曲线突出，说明此金属封闭开关柜存在一定放电现象，如图5-3所示。
5.3.2 同类诊断方法
在每次测试过程中，通过同类型设备的测试结果进行横向比较，根据对同类型设备对应点的测试结果的差异来判断设备是否正常，若某一设备的测试结果在与同类型设备进行比较偏大，则推断此设备存在放电的可能，从而做进一步的检测。
5.3.3 档案诊断方法
分析同一设备在不同时期的检测数据，如放电幅度值dB和一定时间内的放电脉冲频率，分析设备局部放电的变化趋势及变化速率，进行历史纵向对比，以判断设备是否正常。
7 结论
暂态地电压TEV和超声波局放检测技术的联合应用，是对传统单一性试验方法的有益补充，可在设备运行时对设备内部的局部放电情况进行检测，使用方便，具有较好的抗干扰能力，能够有效发现开关柜局部放电存在，进而有计划、有方向地对开关柜开展合理检修，消除安全引患，保证供电安全。但检测中，该方法受外界环境因素影响，对人员的技术要求高，因此需要实验人员不断总结经验，以提高正确获取和判断数据的能力。
参考文献：
1、叶国栋.现场局部放电试验中干扰源的识别和采取的对策.安徽电力，2006，23（3）
2、王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护.北京：中国电力出版社.20049
作者简介：
菅毓蔚 （1984- ），男，山西忻州人，武汉大学电气工程研究生在读，助理工程师，从事高压试验工作。这两篇邮寄地址 我忘了贴进去了 两篇都是：邮寄：闫广华，18735043535 ，山西省忻州市秀荣东街1号，忻州供电公司信息通讯公司