论文部分内容阅读
摘要：随着我国现代电网的不断扩张，暂态地电压法（TEV）在电网中的应用越来越广泛。本文简要介绍了开关柜局部放电的基本原理，对特高频、超声波以及TEV局部放电检测技术的应用展开了分析，探讨了这些技术的优势及其适用条件，以期更好的保障开关柜设备的安全运行。
关键词：特高频;超声波;TEV;局部放电检测
在当前高压开关柜的检测中，工作人员利用特高频法、超声波法以及TEV法能够使开关柜设备保持带电的状况下完成相关检测，识别设备内部存在的问题。之后，工作人员根据这些问题严重程度的差异，选择使用合适的措施来对其进行处理，使开关柜设备保持稳定、安全运行。
1 开关柜局部放电的基本原理
根据现实情况分析，高压开关柜的工作环境一般会要求其工作时间长达几个小时甚至十几个小时，在这种前提下，一般机器设备的使用寿命都不会太长，开关柜也是如此，其内部的各种材料、线路组成、零件组装复杂，肯定会存在隐藏的漏洞，继而造成局部放电现象。简而言之，局部放电现象的产生原因是因为电场强度与绝缘体的相关性能有差异。在局部放电现象的影响下，高压开关柜的绝缘能力会大大下降，其使用寿命甚至会比预期缩短十几年。综合其产生原因我们总结了一些局部放电现象的产生条件。
1.1 绝缘体表面或者内部存在缝隙导致产生局部放电现象
拥有一定物理知识的人一定都知道，如果在绝缘体的表面或者内部存在一定空间的话，就会造成电场强度有差异。那么如果绝缘介质电场强度分布与绝缘的物理性能不匹配，那么局部放电现象就产生了。
1.2 电场强度密集导致产生局部放电现象
电场强度密集又分为两种情况，一种是绝缘体内部含有导电物质。很多人对绝缘体有一定的误解，认为绝缘体就是绝对不含导电物质。但实际上绝缘体只是不容易导电，所以在其内部还是有一定的导电物质，并且由于其存在环境的特殊，它们周围的电场强度一般都很大。另一种情况是开关柜高压电端口电场强度强度相对密集，与空气接触处会导致产生局部放电现象。
2 开关柜局部放电的过程分析
相信通过前文对局部放电现象的原理及细节的描述，大家对局部放电已经有了一个整体的认识和规划。其实开关柜的局部放电产生原因很简单，就是由于电场强度密集或者存在电荷而引起的。除了局部放电现象会导致开关柜的使用受到影响，在产生局部放电现象的这个过程中，还会引起一些并发现象。比如交变电场磁场的产生，拥有一定物理知识的人一定知道： 电场产生磁场。在局部放电现象的影响下，其周围环境会成为产生电场的最好条件，这种电场是交流电场，而交流电场又会产生交流磁场。在局部放电现象、交流电常以及交流磁场的三种条件作用下，开关柜的运行过程会承受着巨大的压力，导致使用寿命缩短。
3 开关柜局部放电检测方法
3.1 TEV 法
根据前文叙述局部放电现象会导致交流磁场产生，从而导致电磁波的产生，电磁波最终会传达到开关柜的表面，但是由于在传输过程中有一定外界因素影响，以及开关柜的表面本身会有的抵抗这种磁场干扰的力量，在两者互相抗衡的情况下，则形成了一种新的平衡电压，目前我国大多数的开关柜局部检测都是这种原理。
实际应用中，由于开关柜的工作是在封闭情况下进行的，所以我們对工作过程进行模拟。在一个相对封闭的环境下，我们人为规定其中的某一处的电平为该点的功率（ 或电压） 基准值，即：401g（P/Po）=801g（U/Uo），如果p=p。当相同的功率（ 电压） 值时，当基准和功率进行变化时，电平也会进行变化，并且有唯一对应的值，所以根据其中的规律利用TEV 局部放电现象进行检测。
这种检测方法的原理简单、操作容易、生产成本低，但是利用该种方法进行检测局限大，容易受到磁场或者电场的干扰，当外界有大量的电磁干扰时，就会导致设备的表面出现过多的电压抗衡与磁场干扰，所以仅靠这一种方式来检测开关柜局部放电是不科学不合理的。
3.2 超声波法
由于超声波作用的范围有限，所以说其使用情况要求也比较高，涉及内容也偏向于微观，具体过程就是在分子的撞击过程中会产生声波，当这种信号传到开关柜的表面时，传感器会对其信号进行一定的转换，最终应用于系统中用于检测局部放电。这种检测方法的应用范围窄，但是由于其涉及微观世界分子结构，所以说灵敏度相较于前一个方法会更高一些，并且不会收电场等外界因素的干扰，但是开关柜内的微观粒子撞击可能会影响检测结果，并且超声波会在传播过程中逐步减弱，这点也会影响检测结果。对于超声波检测法，我们要保持开关柜内环境相对稳定。对于超声波的传播强度如何不削弱有待进一步研究。
3.3 特高频检测技术
电力设备实际运行过程中，其局部放电现象会议电磁波的形式向外环境进行传播，基于这种现象，工作人员可以运用超高频传感设备来实现对这些电磁波信号的接受，并最终完成对开关柜设备局部放电缺陷的检测以及定位。特高频（UHF）检测技术，是在300-1500MHz 内接收局部放电所产生的特高频电磁脉冲信号，因此该技术在局部放电检测中的应用灵敏度较高。按照电磁波相关理论能够得知，在金属覆盖的装置内对电磁波信号进行检测时，假如波长小于其外壳的尺寸，那么电磁波信号在传播时的衰减非常小，因此，放电源发出的电磁波即便经过了多次的折射以及反射才能够被传感器所捕获和接受，但是信号衰减是非常小的。另外，目前很多开关柜在多处位置都装有盆式绝缘子，这些绝缘子均为非铁磁材料，可以透射特高频电磁波信号，能够有效保障特高频检测技术的检测结果具备较高灵敏度。
3.4 检测技术的对比
在当前的局部放电检测领域，TEV法、超声波法以及特高频法最为常用也最为合适的检测技术，这些技术的有效性是得到国际大电网会议CIGRE联合工作组的一致认同的。因此，这些技术在高压电力设备局部放电在线监测或者巡检领域得到了非常广泛的运用。相比于其它两种检测方法，特高频检测技术具备更好的抗干扰能力，并且检测范围更大，适用于所有的放电类型检测中;超声波法的应用能够更加快速及时的对故障进行定位;TEV法操作最为简单，因此，在实际的局部放电检测领域，应该充分认识各种检测技术的优势和缺陷，使其能够实现优势互补。
4 结束语
随着对于开关柜的认识程度不断加深，有关检测方法的本质、检测的过程以及检测方法的漏洞也逐渐清晰，通过其中工作原理，工作环境以及影响因素等，最后形成一个比较系统的认识，希望经过本篇文章的详细分析，人们基于TEV 超声波法的开关柜局部放电检测方法的认识更加深刻，并且可以对这方面的研究更加深层次化。
参考文献
[1]张灿华. 基于特高频、超声波、TEV局部放电检测技术的应用及研究[D].山东大学，2015.
[2]马悦.特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用[J].民营科技，2013（09）：55.
[3]兰国良，刘辉，郑涛，周洪立，唐小峰，林雨果.特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用[J].广西电力，2012，35（02）：33-36.
南京华乘电气科技有限公司 江苏省 南京市 210000
关键词：特高频;超声波;TEV;局部放电检测
在当前高压开关柜的检测中，工作人员利用特高频法、超声波法以及TEV法能够使开关柜设备保持带电的状况下完成相关检测，识别设备内部存在的问题。之后，工作人员根据这些问题严重程度的差异，选择使用合适的措施来对其进行处理，使开关柜设备保持稳定、安全运行。
1 开关柜局部放电的基本原理
根据现实情况分析，高压开关柜的工作环境一般会要求其工作时间长达几个小时甚至十几个小时，在这种前提下，一般机器设备的使用寿命都不会太长，开关柜也是如此，其内部的各种材料、线路组成、零件组装复杂，肯定会存在隐藏的漏洞，继而造成局部放电现象。简而言之，局部放电现象的产生原因是因为电场强度与绝缘体的相关性能有差异。在局部放电现象的影响下，高压开关柜的绝缘能力会大大下降，其使用寿命甚至会比预期缩短十几年。综合其产生原因我们总结了一些局部放电现象的产生条件。
1.1 绝缘体表面或者内部存在缝隙导致产生局部放电现象
拥有一定物理知识的人一定都知道，如果在绝缘体的表面或者内部存在一定空间的话，就会造成电场强度有差异。那么如果绝缘介质电场强度分布与绝缘的物理性能不匹配，那么局部放电现象就产生了。
1.2 电场强度密集导致产生局部放电现象
电场强度密集又分为两种情况，一种是绝缘体内部含有导电物质。很多人对绝缘体有一定的误解，认为绝缘体就是绝对不含导电物质。但实际上绝缘体只是不容易导电，所以在其内部还是有一定的导电物质，并且由于其存在环境的特殊，它们周围的电场强度一般都很大。另一种情况是开关柜高压电端口电场强度强度相对密集，与空气接触处会导致产生局部放电现象。
2 开关柜局部放电的过程分析
相信通过前文对局部放电现象的原理及细节的描述，大家对局部放电已经有了一个整体的认识和规划。其实开关柜的局部放电产生原因很简单，就是由于电场强度密集或者存在电荷而引起的。除了局部放电现象会导致开关柜的使用受到影响，在产生局部放电现象的这个过程中，还会引起一些并发现象。比如交变电场磁场的产生，拥有一定物理知识的人一定知道： 电场产生磁场。在局部放电现象的影响下，其周围环境会成为产生电场的最好条件，这种电场是交流电场，而交流电场又会产生交流磁场。在局部放电现象、交流电常以及交流磁场的三种条件作用下，开关柜的运行过程会承受着巨大的压力，导致使用寿命缩短。
3 开关柜局部放电检测方法
3.1 TEV 法
根据前文叙述局部放电现象会导致交流磁场产生，从而导致电磁波的产生，电磁波最终会传达到开关柜的表面，但是由于在传输过程中有一定外界因素影响，以及开关柜的表面本身会有的抵抗这种磁场干扰的力量，在两者互相抗衡的情况下，则形成了一种新的平衡电压，目前我国大多数的开关柜局部检测都是这种原理。
实际应用中，由于开关柜的工作是在封闭情况下进行的，所以我們对工作过程进行模拟。在一个相对封闭的环境下，我们人为规定其中的某一处的电平为该点的功率（ 或电压） 基准值，即：401g（P/Po）=801g（U/Uo），如果p=p。当相同的功率（ 电压） 值时，当基准和功率进行变化时，电平也会进行变化，并且有唯一对应的值，所以根据其中的规律利用TEV 局部放电现象进行检测。
这种检测方法的原理简单、操作容易、生产成本低，但是利用该种方法进行检测局限大，容易受到磁场或者电场的干扰，当外界有大量的电磁干扰时，就会导致设备的表面出现过多的电压抗衡与磁场干扰，所以仅靠这一种方式来检测开关柜局部放电是不科学不合理的。
3.2 超声波法
由于超声波作用的范围有限，所以说其使用情况要求也比较高，涉及内容也偏向于微观，具体过程就是在分子的撞击过程中会产生声波，当这种信号传到开关柜的表面时，传感器会对其信号进行一定的转换，最终应用于系统中用于检测局部放电。这种检测方法的应用范围窄，但是由于其涉及微观世界分子结构，所以说灵敏度相较于前一个方法会更高一些，并且不会收电场等外界因素的干扰，但是开关柜内的微观粒子撞击可能会影响检测结果，并且超声波会在传播过程中逐步减弱，这点也会影响检测结果。对于超声波检测法，我们要保持开关柜内环境相对稳定。对于超声波的传播强度如何不削弱有待进一步研究。
3.3 特高频检测技术
电力设备实际运行过程中，其局部放电现象会议电磁波的形式向外环境进行传播，基于这种现象，工作人员可以运用超高频传感设备来实现对这些电磁波信号的接受，并最终完成对开关柜设备局部放电缺陷的检测以及定位。特高频（UHF）检测技术，是在300-1500MHz 内接收局部放电所产生的特高频电磁脉冲信号，因此该技术在局部放电检测中的应用灵敏度较高。按照电磁波相关理论能够得知，在金属覆盖的装置内对电磁波信号进行检测时，假如波长小于其外壳的尺寸，那么电磁波信号在传播时的衰减非常小，因此，放电源发出的电磁波即便经过了多次的折射以及反射才能够被传感器所捕获和接受，但是信号衰减是非常小的。另外，目前很多开关柜在多处位置都装有盆式绝缘子，这些绝缘子均为非铁磁材料，可以透射特高频电磁波信号，能够有效保障特高频检测技术的检测结果具备较高灵敏度。
3.4 检测技术的对比
在当前的局部放电检测领域，TEV法、超声波法以及特高频法最为常用也最为合适的检测技术，这些技术的有效性是得到国际大电网会议CIGRE联合工作组的一致认同的。因此，这些技术在高压电力设备局部放电在线监测或者巡检领域得到了非常广泛的运用。相比于其它两种检测方法，特高频检测技术具备更好的抗干扰能力，并且检测范围更大，适用于所有的放电类型检测中;超声波法的应用能够更加快速及时的对故障进行定位;TEV法操作最为简单，因此，在实际的局部放电检测领域，应该充分认识各种检测技术的优势和缺陷，使其能够实现优势互补。
4 结束语
随着对于开关柜的认识程度不断加深，有关检测方法的本质、检测的过程以及检测方法的漏洞也逐渐清晰，通过其中工作原理，工作环境以及影响因素等，最后形成一个比较系统的认识，希望经过本篇文章的详细分析，人们基于TEV 超声波法的开关柜局部放电检测方法的认识更加深刻，并且可以对这方面的研究更加深层次化。
参考文献
[1]张灿华. 基于特高频、超声波、TEV局部放电检测技术的应用及研究[D].山东大学，2015.
[2]马悦.特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用[J].民营科技，2013（09）：55.
[3]兰国良，刘辉，郑涛，周洪立，唐小峰，林雨果.特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用[J].广西电力，2012，35（02）：33-36.
南京华乘电气科技有限公司 江苏省 南京市 210000