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摘 要：近年来，各行各业的发展迅速，随着电网规模日益扩大，高压开关柜绝缘故障造成的停电事故给国民生活带来的影响及损失也越来越大。数据表明，因局部放电而引发的开关柜内部电气设备的绝缘劣化故障占开关柜故障总数的76%和66%。因此，对开关柜内部设备进行检测，能够有效发现潜伏性故障和突发性故障，确保开关柜安全稳定的运行。
关键词：开关柜;局部放电检测技术;发展前景探讨
0引言
10kV开关柜是城市配电网核心配电设备，直接影响城区可靠供电。出线电缆作为开关柜分配电能主要途径，是整个电网系统安全运行的有力保障。随着农配网改造进程的推进，大量开关柜投入运行，因此，柜内故障引发的停电事故和安全事故也在不断增加，而绝缘故障是造成开关柜事故的最主要原因。传统的常规例行试验受到停电和试验周期长等因素影响，通常不能及时有效地发现绝缘缺陷或隐患。
1综合整治意见及要求
电缆金属吊牌与电缆距离过小是导致电缆头外护套表面放电的主要原因，因此，应加强新开关柜投运前验收把关，金属吊牌与电缆宜保持一定距离，最好使用塑料吊牌或者将电缆信息装设在开关柜外部;应加强运维巡视检查，对于现有金属吊牌结合线路停电进行处理，更换成塑料吊牌，以及时排除金属物件对柜内绝缘的影响。开展开关柜带电检测能够有效发现柜内潜伏性局部放电缺陷。带电检测局放异常时，应结合开关柜专业化巡视结果等进行综合分析，提高检测成效，从而安排行之有效的預防措施，保障城市配电网开关设备安全稳定运行。
2优化措施分析
2.1超声波法
局部放电发生时其瞬间释放的能量使得周围介质加热，而自身也形成一个声源，会产生超声波信号，超声波信号在开关柜柜体中传播，经过超声波传感器的接收转换为电信号，然后进行后续的分析。由于现场噪声干扰多为音频（20Hz-20000Hz），而超声波检测法的检测频带在10Hz-100MHz，因此超声波检测法可以避开现场噪声的干扰接收局部放电产生的超声波信号。发现超声波检测法在低频段检测有很高的灵敏度，甚至优于同频率下电测法。超声局放检测方法是较早采用的局放检测方法之一，作为非侵入式的检测方法，在特高频检测方法提出之前一直是电力设备主要的局放检测方法。对于变压器、开关柜，超声作为检测及辅助定位技术，是实现设备局放源精确定位的关键。超声波测试最显著的优点是没有强大的电磁扰动，超声信号的局部放电时域和频域特性的解析非常详尽，检测灵敏度和抗干扰能力更强。但国内外超声波检测技术也存在许多不足，导致超声波实时检测有一些不可避免的缺陷，如：柜壁内自由颗粒的碰撞也许会对测试结果产生影响;复杂的开关柜内部的绝缘结构会造成超声波大大衰减，可能无法检测到绝缘内部的放电;超声波检测范围非常有限，通常信号衰减较大，这将导致现场工作量增加;超声波检测仅适用于颗粒，浮动电位放电，对于其他类型放电（如绝缘内部放电）较不灵敏等。
2.2脉冲电流法
当开关柜内部的绝缘材料等发生局部放电过程时，必然会存在空间电荷的产生与复合，同时也会随之产生相应的较陡的脉冲电流信号，而以这个脉冲电流信号作为测量对象的局部放电检测手段称之为脉冲电流法。脉冲电流法是由英国电气协会提出的，为了避免无线电的干扰，其采集的是局部放电频谱中的数kHz到数百kHz的低频率波段的部分。在应用脉冲电流法进行局部放电检测时，默认将绝缘材料等效成一个集总参数结构的对地电容，而在局部放电时会在这个等效电容上出现一个瞬的脉冲电流，在其两端也会产生电压变化，利用电容的耦合作用在检测阻抗中会同样产生脉冲电压，分析该电压即可获得放电相位、放电量等一系列局部放电相关的信息。这种测试方法对电流的反应极其敏感，且可以通过给定的电荷量脉冲注入校正定量来计算出放电量。脉冲电流法的不足处是由于现场干扰较大，使实验结果偏差比较厉害，所以对脉冲电流法的检测区域有较大限制。同时电流法测量间隔时间长，频率带宽窄，能够容纳的数据较少。
2.3暂态地电压法
暂态地电压检测法是采集的电气设备在局部放电时，在装置的金属表面对地出现的一个持续纳秒级的暂态电压脉冲信号。通过其读数的大小来判断局部放电的严重程度，并由电磁波的衰减特性来对设备内部局部放电情况进行检测和定位。电容耦合式探测器可以对装置金属表面检测，记录瞬间电压脉冲的幅值。经过两个电容耦合探测器的数据比较，可以由时差法计算出局部放电的准确地点。JohnReeves在上世纪七十年代发觉了这些电压脉冲，并取名为暂态对地电压。国内对暂态地电压检测技术研究比较先进的是西安交通大学，他们研究了不同电极模型下开关柜局部放电的放电特征。但由于检测位置经常受限于开关柜的构造以及缝隙等，暂态地电压检测法难以做到定位的精准。此外，虽然暂态地电压法检测技术可以检查出开关柜体内部的放电故障，但由于开关柜的数量多，种类繁杂，结构繁琐，并且通常紧凑型的设备不可以装配固定的大型检测设备。更重要的是，基于暂态地电压法的局部放电监测设备的成本太高，而开关柜设备的造价较低，两者之间不成比例。因此，开关柜设备不能像变压器等设备一样在线监测，只能通过带电检测的方法来进行研究。因此，暂态地电压法还需要一定的改进，比如在检测周期和数据分析处理方面必须深度地确定。
3结语
提取八种局放信号的时域特征参数，采用BP神经网络算法对开关柜局部放电模型的数据进行训练和测试。结果显示，在不同的训练误差δ对不同类型的局部放电信号的特征参数进行识别时，准确率稍有差别，平均的正确率达到96%，而当δ=0.002时，准确率达到97%。
参考文献：
[1]杨雨薇，温智慧，胡首.城乡一体化的农网配电自动化建设[J].大众用电，2016，31（2）：36-37.
[2]任双赞，曾肖明，吴经锋，等.基于TEV和超声波的开关柜局部放电便携式检测仪的研制[J/OL].电测与仪表，2019：1-6（2019-11-29）[2020-03-10].
[3]陈博栋，包艳艳，郭陆，等.10kV开关柜金属氧化物避雷器局部放电精确定位及缺陷分析[J].电瓷避雷器，2019（3）：118-122.
[4]焦夏男，熊俊，梁中熙，等.10kV开关柜局放检测与定位研究[J].电力科学与工程，2019，35（11）：62-67.
（国网四川省电力公司检修公司 625000）
关键词：开关柜;局部放电检测技术;发展前景探讨
0引言
10kV开关柜是城市配电网核心配电设备，直接影响城区可靠供电。出线电缆作为开关柜分配电能主要途径，是整个电网系统安全运行的有力保障。随着农配网改造进程的推进，大量开关柜投入运行，因此，柜内故障引发的停电事故和安全事故也在不断增加，而绝缘故障是造成开关柜事故的最主要原因。传统的常规例行试验受到停电和试验周期长等因素影响，通常不能及时有效地发现绝缘缺陷或隐患。
1综合整治意见及要求
电缆金属吊牌与电缆距离过小是导致电缆头外护套表面放电的主要原因，因此，应加强新开关柜投运前验收把关，金属吊牌与电缆宜保持一定距离，最好使用塑料吊牌或者将电缆信息装设在开关柜外部;应加强运维巡视检查，对于现有金属吊牌结合线路停电进行处理，更换成塑料吊牌，以及时排除金属物件对柜内绝缘的影响。开展开关柜带电检测能够有效发现柜内潜伏性局部放电缺陷。带电检测局放异常时，应结合开关柜专业化巡视结果等进行综合分析，提高检测成效，从而安排行之有效的預防措施，保障城市配电网开关设备安全稳定运行。
2优化措施分析
2.1超声波法
局部放电发生时其瞬间释放的能量使得周围介质加热，而自身也形成一个声源，会产生超声波信号，超声波信号在开关柜柜体中传播，经过超声波传感器的接收转换为电信号，然后进行后续的分析。由于现场噪声干扰多为音频（20Hz-20000Hz），而超声波检测法的检测频带在10Hz-100MHz，因此超声波检测法可以避开现场噪声的干扰接收局部放电产生的超声波信号。发现超声波检测法在低频段检测有很高的灵敏度，甚至优于同频率下电测法。超声局放检测方法是较早采用的局放检测方法之一，作为非侵入式的检测方法，在特高频检测方法提出之前一直是电力设备主要的局放检测方法。对于变压器、开关柜，超声作为检测及辅助定位技术，是实现设备局放源精确定位的关键。超声波测试最显著的优点是没有强大的电磁扰动，超声信号的局部放电时域和频域特性的解析非常详尽，检测灵敏度和抗干扰能力更强。但国内外超声波检测技术也存在许多不足，导致超声波实时检测有一些不可避免的缺陷，如：柜壁内自由颗粒的碰撞也许会对测试结果产生影响;复杂的开关柜内部的绝缘结构会造成超声波大大衰减，可能无法检测到绝缘内部的放电;超声波检测范围非常有限，通常信号衰减较大，这将导致现场工作量增加;超声波检测仅适用于颗粒，浮动电位放电，对于其他类型放电（如绝缘内部放电）较不灵敏等。
2.2脉冲电流法
当开关柜内部的绝缘材料等发生局部放电过程时，必然会存在空间电荷的产生与复合，同时也会随之产生相应的较陡的脉冲电流信号，而以这个脉冲电流信号作为测量对象的局部放电检测手段称之为脉冲电流法。脉冲电流法是由英国电气协会提出的，为了避免无线电的干扰，其采集的是局部放电频谱中的数kHz到数百kHz的低频率波段的部分。在应用脉冲电流法进行局部放电检测时，默认将绝缘材料等效成一个集总参数结构的对地电容，而在局部放电时会在这个等效电容上出现一个瞬的脉冲电流，在其两端也会产生电压变化，利用电容的耦合作用在检测阻抗中会同样产生脉冲电压，分析该电压即可获得放电相位、放电量等一系列局部放电相关的信息。这种测试方法对电流的反应极其敏感，且可以通过给定的电荷量脉冲注入校正定量来计算出放电量。脉冲电流法的不足处是由于现场干扰较大，使实验结果偏差比较厉害，所以对脉冲电流法的检测区域有较大限制。同时电流法测量间隔时间长，频率带宽窄，能够容纳的数据较少。
2.3暂态地电压法
暂态地电压检测法是采集的电气设备在局部放电时，在装置的金属表面对地出现的一个持续纳秒级的暂态电压脉冲信号。通过其读数的大小来判断局部放电的严重程度，并由电磁波的衰减特性来对设备内部局部放电情况进行检测和定位。电容耦合式探测器可以对装置金属表面检测，记录瞬间电压脉冲的幅值。经过两个电容耦合探测器的数据比较，可以由时差法计算出局部放电的准确地点。JohnReeves在上世纪七十年代发觉了这些电压脉冲，并取名为暂态对地电压。国内对暂态地电压检测技术研究比较先进的是西安交通大学，他们研究了不同电极模型下开关柜局部放电的放电特征。但由于检测位置经常受限于开关柜的构造以及缝隙等，暂态地电压检测法难以做到定位的精准。此外，虽然暂态地电压法检测技术可以检查出开关柜体内部的放电故障，但由于开关柜的数量多，种类繁杂，结构繁琐，并且通常紧凑型的设备不可以装配固定的大型检测设备。更重要的是，基于暂态地电压法的局部放电监测设备的成本太高，而开关柜设备的造价较低，两者之间不成比例。因此，开关柜设备不能像变压器等设备一样在线监测，只能通过带电检测的方法来进行研究。因此，暂态地电压法还需要一定的改进，比如在检测周期和数据分析处理方面必须深度地确定。
3结语
提取八种局放信号的时域特征参数，采用BP神经网络算法对开关柜局部放电模型的数据进行训练和测试。结果显示，在不同的训练误差δ对不同类型的局部放电信号的特征参数进行识别时，准确率稍有差别，平均的正确率达到96%，而当δ=0.002时，准确率达到97%。
参考文献：
[1]杨雨薇，温智慧，胡首.城乡一体化的农网配电自动化建设[J].大众用电，2016，31（2）：36-37.
[2]任双赞，曾肖明，吴经锋，等.基于TEV和超声波的开关柜局部放电便携式检测仪的研制[J/OL].电测与仪表，2019：1-6（2019-11-29）[2020-03-10].
[3]陈博栋，包艳艳，郭陆，等.10kV开关柜金属氧化物避雷器局部放电精确定位及缺陷分析[J].电瓷避雷器，2019（3）：118-122.
[4]焦夏男，熊俊，梁中熙，等.10kV开关柜局放检测与定位研究[J].电力科学与工程，2019，35（11）：62-67.
（国网四川省电力公司检修公司 625000）