基于配电高压开关柜的局部放电检测技术应用研究

摘要：配电高压开关柜作为电力系统中的重要设备，是确保电力系统安全稳定运行的关键，但配电高压开关柜在实际应用时，极易因为电器材料老化或机械磨损等因素出现局部发电的情况，甚至影响到整个电力系统的稳定运行。因此，本文基于上述分析，从配电高压开关柜局部放电的原因入手，对配电高压开关柜的局部放电检测技术应用进行分析，希望为高效配电高压开关柜的局部放电检测处理提供一定参考和借鉴。

关键词：配电高压开关柜；局部放电；产生原因与检测技术应用分析

引言：在电力系统中，配电高压开关柜作为控制和维护电力系统的稳定运行的重要一环，在电力系统有着至关重要的作用。但从实际情况来看，配电高压开关柜在长期使用状态下，很容易出现局部放电的问题，从而影响配电高压开关柜的绝缘能力以及整个电力系统的安全稳定运行。所以，基于配电高压开关柜使用现状与局部放电原因，并合理开展检测工作，对于提升配电高压开关柜的使用与运行具有重要意义。

一、高压开关柜的基本结构和工作原理

（一）配电高压开关柜的基本构成

配电高压开关柜在电力系统主要用于高压电气设备的开关控制，其主要由母线室、继电器仪表室、电缆室、手车（继电器）室等四个部分构成，如图1所示，其中包括断路器、隔离开关、接地开关等基本组件，以此实现对电力系统电气设备的控制、保护和维护，以保证电力系统的安全稳定运行。

图1：配电高压开关柜基本结构示意图

（二）配电高压开关柜的工作原理

配电高压开关柜在实际运行过程中，主要是以电气控制系统为基础展开控制，在电力系统运行中，如果相对打开或关闭设备，就可以通过向配电高压开关柜发送对应信号，配电高压开关柜接收信号后，根据信号知识向需要控制的电气设备发挥控制信号，以此完成控制工作，为电力系统安全稳定运行提供基础。同时，在配电高压开关柜运行过程中，还可以对控制管理的电气设备进行历史数据采集，针对历史数据信息分析和对比，以此实现对电力系统电气设备的故障预警和异常数据采集，增强电气系统运行的稳定性。

二、配电高压开关柜的局部放电故障分析

配电高压开关柜作为电力系统基础设备，其安全与可靠性影响着整个电力系统运行的长久稳定，从实际情况来看，配电高压开关柜在实际运行过程中，受电器材料老化或机械磨损等因素出现局部发电的情况，进而引发控制系统短路等问题，严重时甚至会出现开关柜故障引发火灾，如图2所示，造成较大的经济损失。

图2：某配电开关柜发生短路爆炸引发火灾的场景

经过对配电高压开关柜故障的统计和分析来看，目前配电高压开关柜局部放电故障主要有拒动故障、误动故障、绝缘故障、开断与关合故障、载流故障、外力或其他故障等几种，具体的故障占比如图3所示，其中绝缘和截流故障高达66%，而绝缘与栽流故障都是由于配电高压开关柜局部放电现象导致的，由于电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，因此出现局部放电问题，这种放电现象既可能发生在导体周围，也可以呈现内部放电、外部放电和电晕等状态，不仅会影响到配电高压开关柜的运行可靠性，还会对整个电力系统造成不良影响[1]。因此，针对配电高压开关柜局部放电现象，对其产生原因与检测技术进行分析，从而尽早预防和解决，对于促进配电高压开关柜的安全稳定运行具有重要意义。

图3：配电高压开关柜故障出现比例示意图

三、基于配电高压开关柜的局部放电检测技术应用分析

在基于配电高压开关柜的局部放电检测技术应用分析时，主要基于局部放电状态下的配电高压开关柜异常状态，在配电高压开关柜出现局部放电现象时，主要通过无线电波、光、热、声波、超声波、臭氧、氮氧化物等方式释放能力，根据其能量表现和特点有电磁能量、声能、光感、气体等四种表现形式，包括电量测量与非电量测量两种方式，在实际进行检测时，就可以基于这两个方面的具体表现进行检测技术的设计与应用，以此及时有效发现局部放电现场，进而尽早进行处理和解决，促进电力系统运行的安全与稳定。

（一）基于局部放电状态下的电量测量法

在实际针对无线电波、光、热等电磁能量波动进行局部放电故障检测时，目前市面比较常见的检测手段有4种，包括脉冲电流法、泄漏或介损、射频检测法、超高频法等，如图4所示，在实际检测时，主要是通过电势传感器对电磁场信号进行检测。再经过滤波、去噪和分析处理，以此得出局部放电的特征信息，从而及时有效找准配电高压开关柜局部放电故障点。其优势在于这种方式的加设与配置相对简单，在推广使用过程中适用的范围比较广泛，对不同频段的局部放电信号都具有较好的效果，但实际使用时很容易受到外界电磁干扰，如果局部放电区域与检测区域距离较远时，检测的效率和效果就会出现偏差，所以，在实际使用这一方式进行检测时，要针对上述问题设定有针对性的解决措施，或者把电量测量法作为验证，通过与其他检测技术的联合使用，以此实现配电高压开关柜局部放电检测效果最大化[2]。

图4：几种常见电量测量法在局部放电检测中的应用

（二）基于局部放电状态下能量波动的非电量测量法

基于上文分析可以得出，除了针对电磁波动的电量测量法以外，还可以针对声能、光能与气体等方面的波动，通过非电量测量的方式进行测量，目前比较常用的测量方式如图5所示，但从实际测量结果来看，非电量测量法中声测法的效率和效果最高，所以，在实际对基于配电高压开关柜局部放电检测技术应用进行分析时，可以通过声音检测法的方式进行检测。在实际检测时，利用配电高压开关柜局部放电状态下的机械信号和声发射现象，通过基于超声波传感器进行检测，并且与上文中提到的电量检测法不同，超声波检测法具有很好的电磁干扰抵抗能力，在实际检测时可以更高效率地对局部放电区域进行定位，同时，超声波检测方法还可以对配电高压开关柜中是否存在局部放电倾向进行分类识别与记录，以

此为后续局部放电故障的预防与措施调整提供基础。实际使用超声波检测技术时，可以在配电高压开关柜设备外部安装超声波检测装置，利用接收装置对局部放电所产生的超声波进行收集，完成收集后，利用元件将超声波转换成一定频率的电信号，在得到电信号后，就可以对电信号进行对比分析，从超声波检测现状来看，在实际检测时，如果接收到的信号频率高于20KHZ时，就可视为局部电故障[3]，在检测到故障区域后，经过一系列的处理后最终得到表征局部放电的特征量。在得出相应特征量后，与绝缘缺陷的严重程度的对比判断，从而设置有针对性地解决措施，尽早发现和解决配电高压开关柜局部放电问题。不仅如此，在检测过程中，还需要对信号频率接近20KHZ的区域进行重点记录和分析，从而根据实际情况围绕配电高压开关柜中是否存在局部放电倾向的等级进行分类识别，以此后续局部放电解决和预防奠定坚实基础。

图5：几种常见非电量测量法在局部放电检测中的应用

总结：在基于配电高压开关柜局部放电检测技术应用分析时，需要基于配电高压开关局部放电产生的原因，以及出现放电后的具体表现，以对放电后能量的波动变化为基础，设定局部放电检测技术，从而确保局部放电检测技术应用的质量和效果

参考文献：

[1] 高海峰,吕春燕.基于配电高压开关柜的局部放电检测技术研究[J].电力系统装备, 2022(002):000.

[2] 刘海洋,贾贺楠,毕有富,等.基于声电联合的开关柜局部放电检测技术应用[J].电力设备管理, 2023(14):204-206.

[3] 翟文杰,魏旭刚,王智,等.高压开关柜局部放电检测技术研究及应用[J].山东电力高等专科学校学报, 2022, 25(1):10-13.