随着对10kV开关柜状态检测试验模式的不断推进，我局分别应用了超声波、对地暂态过电压（TEV）、超高频等测试手段开展10kV开关柜带电测试工作。
作者以kV玉树站10kV高压开关柜缺陷为例，综合利用超声、对地暂态电压、超高频等测试手段对其进行局放检测，并实现对放电类型识别及故障点局放定位的综合诊断，最后通过开关柜解体检查验证了综合判断结果的准确性及有效性，同时表明超声波、对地暂态电压、超高频检测法都适用于开关柜局放检测，三者综合诊断能发挥其各自的优点，明显提高了对开关柜状态巡检、可疑故障点跟踪、故障诊断及定位的能力。
10kV高压开关柜是向用户供电的最直接的设备，其运行可靠性直接关系到供电质量和供电可靠程度。但在长期运行过程中，高压开关柜内的金属件、绝缘件等由于制造中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，会产生局部放电。实践表明，局部放电是导致设备绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因，且近年来的许多突发事故多是由局部放电所致。
据统计，约40%开关柜故障因绝缘和载流缺陷引起，其中因绝缘部分闪络和插头接触不良占了绝大部分。因此，对开关柜运行状态的有效检测及对故障的准确判断是保证开关柜安全可靠运行的关键。
目前，对开关柜局放的测试方法主要有脉冲电流法、暂态对地电压法（TEV）、射频法、超声波法、超高频法等，本文通过对广州电网kV玉树变电站开关柜缺陷案例的分析，综合应用超声波检测、超高频检测、TEV检测、TEV局放定位等测试手段，对开关柜局放进行故障综合诊断，实现了局放类型识别及局放源定位，提高了开关柜状态巡检、可疑故障点跟踪、故障诊断及故障点定位等能力，全方位地促进了开关柜的状态检修工作，为开关柜局放带电测试提供了良好的理论指导依据。
开关柜局放检测原理
本次kV玉树变电站开关柜采用基于TEV、超声波、超高频手段综合检测。
1TEV局放测试原理
局部放电所产生的电磁波在柜体（接地屏蔽）的内表面激发脉冲电流，由于柜体屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现缝隙而导致不连续。
根据电磁屏蔽的基本原理，脉冲电流从开口处传到外表面而不越过窄缝隙到达开口的另一端，因此脉冲电流最终会从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属柜体外表面传到大地，形成一个暂态对地电压（TransientEarthVoltages，TEV）。目前TEV法检测设备大都采用电容性探测器来检测放电脉冲，基本原理如图1所示。
图1TEV的产生及检测示意图2TEV局放定位原理
如图2所示，通过2只电容藕合探测器检测放电点发出的电磁波瞬间脉冲所经过的时间差来确定放电活动的位置。其基本原理是采用比较电磁脉冲分别到达每只探测器所需要的时间。系统指示哪个通道先被触发，进而表明哪只探测器离放电点的电气距离较近。
脉冲是以光速或接近光速进行传播的，所以必须能够分辨很小的时间差，通常为μs级。采用比较电磁脉冲抵达不同探测器的时间差异来确定放电点的方法在本质上优于采用比较信号强度来确定放电点的方法，因为电磁波的多次反射可能造成幅值测量结果不正常。
图2TEV定位方法的基本原理3超声波局放测试原理
局部放电发生后，由于电场力的作用或压力的作用，放电部位的气体会发生膨胀和收缩的过程，这个过程将会引起局部体积变化。这种体积的变化，在外部产生疏密波，即产生声波。超声波局放测试技术是指用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术，基本原理如图1所示。
声发射源发出的弹性波，经介质传播到达被检物体表面，引起表面的机械振动；经声发射传感器将表面的瞬态位移转换成电信号；再经放大、处理后，形成其特性参数，并被记录与显示；最后经数据的解释评定出声发射源的特性。
图3声发射检测技术的基本原理4超高频局放测试原理
当开关柜绝缘结构中发生局部放电时，沿放电通道将会有过程极短的脉冲电流产生，并激发瞬态电磁波辐射,超高频检测技术通过传感器接收局部放电过程中辐射的超高频电磁波，从而实现局部放电的检测。
kV玉树站开关柜局放综合诊断与分析
kV玉树站高压室内有缺陷开关柜布局如图4。该高压室共有19面开关柜，在开关柜局放带电测试巡检过程中，发现有部分开关柜存在TEV信号强度与相邻开关柜有明显差异，且伴随有超声信号。
图4玉树站#1高压室布局示意图1超声波测试结果及分析
使用超声波手段对高压室内所有开关柜进行超声波信号普测，检测结果如表1：
表1超声波检测结果对比前后两次检测结果可看出，该高压室开关柜后面板上部发现有放电现象且放电现象有加剧的趋势。
2TEV测试结果及分析
使用TEV手段对高压室内所有高压开关柜进行TEV信号普测，记录局部放电幅值（dB）和2S内的脉冲数。其环境背景测量结果如下表2所示，TEV测试结果如下图5所示。
表2TEV测量环境背景值从背景环境的测量情况来看，金属制品上的TEV测量值明显高于空气中的测量值，平均在30dB以上，初步判定其高TEV信号幅值是由开关柜内部局放所引起的。
图5TEV测量结果数据图从以上TEV测量结果数据图中可以看出，TEV测试值普遍较高，尤其是F1、F4、F8、F10、51AC等开关柜TEV幅值平均在50dB以上。结合超声波测试结果，可以推测开关柜内存在外绝缘局部放电现象，且局部放电幅值较高。
3超高频测试结果及分析
用超高频手段对开关柜进行局放测试，诊断结果为浮动电极放电，其放电特征图谱如下图6所示。
图6超高频局放测试特征图谱4TEV定位结果及分析
对#1高压室开关柜进行局部放电定位，传感器布置情况如图7所示：
图7传感器布置示意图在经过24小时的在线监测后，各传感器记录的数据如图8所示：
图8测试结果数据图从测试数据中可知，第一排开关柜除通道2外（其测试结果0.05），第二排开关柜除通道11外（其测试结果0.05），其它通道都存在有局放源，其中通道1、2、11、12为天线。
图9通道脉冲数和天线脉冲数曲线图图10通道脉冲数和8个传感器脉冲数曲线从图9、10中可以发现四个天线的通道脉冲总数要比所有通道脉冲总数要小，八个传感器的通道脉冲总数与所有通道脉冲总数基本一致，除#8传感器外其他传感器均接受到较高的TEV脉冲信号。由此可推断，各传感器附近都存在不同程度的局放现象，且信号均来自开关柜内部。
解体检查结果、分析及处理
根据以上超声波、超高频、TEV综合测试结果判断kV玉树站#1高压室开关柜内部存在局放现象，并对其开关柜和母线桥进行开柜检修。
1解体结果及分析
部分穿柜套管与母线铝制夹件存在明显的放电痕迹，如图11所示。其中51PT柜的母线夹件尤其明显，如图12所示。放电的原因分析为：铝制夹件一端与母钱之间存在微小间隙，若夹件表面存在表面光滑度存在瑕疵，很容易在夹件局部形成较强的悬浮电位，进而形成局部放电，造成铝制夹件表面与空气发生化学反应，经过长期累积，遂留下了放电的痕迹。
图11铝制夹件上的放电痕迹图PT柜铝制夹件放电痕迹母线表面热缩套有较多的微小破损，如图13所示，微小破损约0.5cm2，会引起局部电场不均匀，进而引起局放。
图13母线热缩套破损部分穿柜套管积尘严重，且呈现不均分部特性，如图14所示。积尘怀疑与开关柜内部部分元件接触不良而导致的发热有关，发热导致气流沿固定方向流动，在内侧遇金属柜体降温后其中灰尘积于内侧。
图14穿柜套管积尘现象2处理后的局放测试结果及分析
在玉树站#1高压室开关柜检修并处理缺陷运行约40天后高压室进行局放复测，测试结果表明#1高压室的全部开关柜目前无明显局放现象，设备目前处于良好的运行状态；对#1高压室的检修工作效果明显，消除了局放源，避免了设备因局放而出现的故障。
结论
1、通过超声波、TEV及超高频等各种技术手段的综合检测，准确判断了kV玉树站#1高压室发现的局放现象，并对局放信号源进行了定位，后经解体检查，验证了测试结果的准确性及有效性。缺陷处理后局放信号消除，有效避免了因局放而发生的事故。
2、超声波、对地暂态电压（TEV）、超高频检测法都适用于开关柜局放检测，三者综合诊断明显提高了对开关柜状态巡检、可疑故障点跟踪、故障诊断及定位的能力，全方位地促进了开关柜的状态检修工作，为开关柜局放带电测试提供了良好的理论指导依据。
本文编自《电气技术》，标题为“kV玉树站高压开关柜局部放电综合诊断与分析”，作者为杨柳、张显聪等。
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