開關柜局部放電暫態(tài)地電壓檢測
開關柜在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，擔負著電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各環(huán)節(jié)中控制、保護等多重功能。開關柜內(nèi)部包含斷路器、熔斷器、負荷開關、互感器、隔離開關、繼電保護裝置等各種一次、二次設備，電壓等級范圍從3.6kV到550kV。開關柜一般由鋼板分隔成手車（斷路器）室、母線室、電纜室及儀表室等獨立空間，內(nèi)部布置緊湊。開關柜通過連接多條母線和出線，對電能進行控制和分配，其運行狀況直接關系到電網(wǎng)的安全運行和供電可靠性。因此，開關柜在電力系統(tǒng)中占有非常重要的地位。
局部放電是一種局部場強達到放電臨界值，但整個絕緣部件還沒有完全擊穿的一種放電形式。局部放電一般不會直接引起絕緣體的貫穿性擊穿，但是如果局部放電現(xiàn)象長時間存在，會逐漸降低絕緣強度。據(jù)統(tǒng)計，局部放電是絕緣老化、裂化的主要原因，且最終將導致設備故障。因此，局部放電對于運行中的電氣設備來說是一種長期的、緩慢的、潛在的故障隱患，必須及時予以發(fā)現(xiàn)和排除。
10kV開關柜是直接面向用戶的配電設備，擔負著線路控制和線路保護的雙重功能，其運行中的可靠性直接關系到配電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和供電可靠性，開關柜故障會直接造成母線短路、出線停電等嚴重事故。開關柜局部放電引起的電磁效應、熱效應、化學效應以及其他眾多因素都會造成絕緣劣化，降低絕緣強度。根據(jù)國家電網(wǎng)公司統(tǒng)計資料表明，2004年全國共發(fā)生開關柜故障56次，占開關故障總數(shù)的14.3%，其中126-550kV開關絕緣故障占比達到26.8%；12-40.5kV開關絕緣故障占比達到73.2%。而南京供電公司近年來，由于開關柜絕緣故障造成的柜體燒毀、母線跳閘、強迫停運等故障己多達17起，造成了巨大的經(jīng)濟損失，社會影響重大。由此可見，絕緣故障是10kV開關柜故障的重要原因之一。10kV開關柜故障會直接造成母線解列、出線停電等嚴重事故。受目前的檢修手段的限制，高壓開關柜內(nèi)故障檢測主要是在停電狀態(tài)下進行的，由于開關柜是配電過程中面向用電客戶的主要設備，受到運行方式、用戶用電性質(zhì)等多方面制約，不能經(jīng)常停電檢修，由此便帶來超周期運行，設備失修、失控等問題，嚴重影響供電穩(wěn)定性及電網(wǎng)的安全運行。所以，掌握開關柜內(nèi)部的絕緣狀況，及時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。
開關柜局部放電檢測地電波方法最早是由英國的Dr. John Reeves在上世紀70年代提出了概念，并同時給出了理論依據(jù)和測量方法。 Dr. John Reeves指出，開關柜內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電磁波會在柜體金屬板的外表面感應出電位，稱該電位為暫態(tài)地電壓（Transient Earth Voltages，簡稱TEV，即地電波）。而根據(jù)麥克斯韋的理論，局部放電時會激發(fā)出電磁波向外部空間傳播。如果開關柜柜體是封閉且連續(xù)的，根據(jù)電磁屏蔽的原理，電磁波會被限制在柜體金屬板的內(nèi)表面上，并不會在開關柜的外表面上傳播并檢測到電磁波信號。但在實際的生產(chǎn)運行中，開關柜在絕緣墊圈、電纜終端和柜門等多處存在著較大縫隙，柜體是不連續(xù)的。因此我們可以在開關柜體外表面上檢測到該電磁波所感應出的有效電壓信號，即地電波信號。
局部放電檢測作為設備絕緣狀況監(jiān)測的重要手段，能夠直接反映電氣設備內(nèi)部的絕緣狀況，對于及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，有效減少不必要的設備停電造成的安全風險以及停電操作帶來的用電損失都有著十分重大的意義。通過地電波信號測量具有測量裝置簡單、不需要對開關柜進行停電操作、測量方法簡便易行，讀數(shù)時間較短、放電源定位時間短等諸多優(yōu)點，測量到的地電波信號與放電位置、放電類型、放電時間和放電量有直接關系。通過對運行中開關柜的地電波信號進行測量和分析，可以在一定程度上掌握開關柜內(nèi)部部件的絕緣狀況，及時合理安排停電檢修，從而預防絕緣故障的發(fā)生，降低開關柜故障發(fā)生率。地電波測量方法原理簡單、特點鮮明，易于掌握，尤其適合于在開關柜正常運行巡檢中大規(guī)模使用。因此，開展地電波測量方法研究具有現(xiàn)實意義和實際應用價值。
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