便携式局放检测仪在开关柜局放检测中的应用
1 引言
10KV开关柜内电气设备在运行时，由于绝缘介质中气泡或杂质的存在将导致局部场强增大，发生局部放电，其中由绝缘部分闪络造成的事故占绝缘事故总数的79%。目前，常采用停电预防性试验啦检测设备的绝缘状况，但是试验周期间隔长，因此很难发现间隔时间内发展的缺陷。带电检测10KV开关柜局部放电时一种减少设备预试停电时间，及时发现设备绝缘缺陷，保证设备安全运行的有效方法。
2 开关柜局部放电检测技术现状
绝缘技术是电力系统高压一次设备的基本技术问题之一。为保障高压导体与地之间有足够的绝缘强度，通常可分别选择空气、油及SF6气体等作为绝缘介质。绝缘介质处理工艺的好坏或运行过程中绝缘受潮、老化等均会影响到设备的整体寿命，局部放电是产生这一类问题的征兆，因此，开展局部放电带电检测有利于掌握设备的绝缘状态，将事故隐患消除在萌芽状态。掌握局部放电的基本特征、有针对性采用相应检测技术，是能够有效发现问题的基础。为进一步加强设备绝缘状态检测，提高设备运行的可靠性，借鉴新加坡电网有限公司状态检测方面先进的经验，国内主要供电企业于2007年开始陆续引入了便携式局部放电带电检测系统，专门用来解决开关柜的状态检测问题。由于现场便携特性，很快在运行单位推广使用。经过近两年的实践，国内的运行单位积累了不少便携局放仪器现场使用的经验，也提出了一些疑惑。
目前国内外普遍采用电气测量法、振动法和光电法来检测开关柜的局部放电，而高频检测法（UHF）是目前国内外研究开关柜局部放电检测的热点方法之一。它是通过检测开关柜内部因局部放电辐射出的高频电磁波来判断开关柜有无放电，从而了解其绝缘状态。高频检测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点。 2.1 电气测量法
电气测量方法为传统常规局部放电测量方法.
1）外壳电极法：在开关柜外壳上敷设绝缘薄膜和金属电极，外壳和金属电极间
构成一个电容，可将高频放电信号耦合至检测阻抗上。该阻抗上的信号可经放大最终得到开关柜局部放电水平。这种方法的优点是检测灵敏度高、结构简单、易实现，但是缺点是易受外界的干扰。
2）内部电极法：该方法是将开关柜稍加改造，在内部加装金属电极，该电极与外壳构成耦合电电容，以此电容传感器提取局部放电的脉冲信号，当采用两个电容传感器时即可进行开关柜局放信号的定位，由开关柜局部放电信息到达两个传感器的时间差确定放电点。
3）外接电流传感器：当开关柜内部产生局部放电时，接地线上有高频电流信号通过，因此可以利用带有铁淦氧等磁芯材料的罗可夫斯基线圈作为传感器，来测量此高频信号。优点是精心制作的传感器可以在很宽的频率范围内保持良好的传输性能，但是地线需要穿过线圈，给现场的使用带来了不便。 2.2 接收振动信号法
采用压电式传感器或超声波传感器接收局部放电产生的振动信号达到检测开关柜内部局部放电的目的，这种方法称为振动法。开关柜局部放电会产生声波，其类型包括纵波、横波和表面波。气体和液体中只传播纵波，固体中传播的声波除了纵波外还包括横波。
在开关柜中，除了局部放电产生的声波外，还有导电微粒碰撞金属外壳、电磁振动、操作引起的机械振动等发出的声波，但是这些声波频率很低，一般都在10千赫兹以下。局部放电产生的声波传到金属外壳和金属屑末撞击外壳引起外壳机械振动的频率在数千赫兹和数十千赫兹之间，为去除其他的声源干扰，检测频率一般选在1-20千赫兹。由于测量的频率比较低，传感器可采用加速度传感器。如常用的自振频率为30千赫兹左右的压电式加速度传感器。其优点是传感器与设备的电气回路无任何联系，不用考虑电气方面的干扰。虽然除了局部放电以外，还有不少的原因可能引起外壳的振动，而且有的振动还很强烈，但是不同的原因引起的振动的频率特性不同，因此可以采用带滤波器来减小噪声的影响。但是在运行现场，由于机械噪声严重而使其灵敏度显著下降甚至无法检测。总的来说，其检测灵敏度还是不够高。
3 高频检测法的应用
高频局部放电检测系统通过接收柜体内部局部放电产生的高频电磁波，实现
局放的检测和模式识别。它可在设备不停电的情况下进行测量，具有极强的抗干扰能力和较高的灵敏度。 3.1 系统概述
ZFPD-601开关柜便携式局部放电检测系统用于在运行状态下检测包括电缆及电缆附件及开关柜/变压器、容性设备等局部放电。它既可采用IEC60270标准测量方法测量，也可采用HFCT在接地线上进行局放在线测量，还可有其它辅助方法直接介入测量。 3.2 系统应用
? 中高压设备生产厂质量控制 ? 安装及修复后绝缘的质量控制
? 关键部件绝缘老化过程在线跟踪（变压器/开关/电缆接头等） ? 带电工作前的安全控制
ZFPD-601是超宽带放大局放测量系统，采用特高速探测技术，既可图形显示局放波形，还可以用内置扬声器听到局放声音，这些信息可记录保存在仪器内部，也可随时下载到计算机。 3.3 ZFPD-601的优点
? 按IEC60270标准局放测量方法，其它方法辅助 ? 接HFCT，进行在线局放测量与分析 ? 运行状态下检测开关柜及电缆附件变压器等 ? 便携式电池供电 ? 使用简单 ? pC 和dB显示
? 多种显示模式，便于现场实时分析和诊断 ? 网络同步进行随机噪声抑制 ? 噪声差分抑制技术
? 直接从带电指示器处接入，测量开关柜内部局放 ? 先进的数据库分析
? 可通过Internet直接与专家通讯 ? 测量记录、时间、日期保存在存储器中
? 测量数据可以传输到计算机 ? 防水坚固设计便于现场使用 3.4 工厂和实验室诊断
该局放仪可与低噪声的HV源，HF容性耦合器以及其他附件组成系统，用于电力设备的实验室局放测量。 3.5 带电状态测试
? 使用电容性和感应性传感器可直接带电测试电缆附件局放。
? 采用双相位耦合器可直接接带电指示器（内联分压器），测量开关柜内部的局放。
? 采用HF电流传感器卡地线的方式，来测试设备的局放状态 3.6 技术参数
? 平均值/峰值/相角显示 ? 按pC校验
? CPLD快速数字电路峰值探测 ? DSP快速数字处理与即时结果分析 ? PC机接口，LCD显示，内置校准发生器 ? 灵敏度 5pC ? 动态范围 0-60dB
? 带宽 300KHz-70MHz以上 ? 采样频率 30MHz 或33ns
? 采样周期 16个循环（50/60Hz下） ? 最多记录数 365个 ? 日期 内部实时时钟 ? 校准 内置pC 信号发生器 ? 工作温度 -20?C-+50?C
? 储藏温度 -20?C-+50?C ? 可选分析软件显示
? 湿度 0-95%不凝结，可浸水，防雨 ? 一次充电使用时间 8小时
? 电池 6节1.2V, 2.1Ah 可充电A级NiMh
? 充电器 12V 1A的适配器, 带密封连接, 用于110V, 220V ? 充电时间 最多3h ? 显示模式 dB 和局放波形
? 校准后的pC绝对值 ? 峰值/平均值/相角 ? 分析指纹
? 尺寸 203x114x51mm ? 重量 0.9kg 3.7 HF电流传感器 频率响应：2M-100MHz 输出阻抗：50欧 3.8 可选附件
电容性传感器（电缆附件测试用） 电感性传感器（电缆附件测试用）
标准26-inch手持棒 仪器校准pC标准单元 低通滤波器
无局放源（到45KV） 差分传感器 耦合电容器
双相位耦合器（开关柜测试用） 软件
尼龙保护包及运输箱 3.9 维护与保养 1） 防曝晒
仪器在室外使用时，应避免或减少阳光对电脑液晶显示屏的直接曝晒。 2） 防潮
在气候潮湿地区或潮湿季节，本仪器如长期不用，要求每月至少开机通电一
次(约二小时)，以使潮气散发，保护元器件。 3） 贮存
仪器平时不用时，应贮存在环境温度-20～50℃，相对湿度不超过95%，通风、无腐蚀性气体的室内，存贮时不应紧靠地面和墙壁。 4）充电
仪器采用6节1.2V、2.1Ah电池作为电源，如电量不足时，请及时采用自带的充电器充电。充电时间一般在2～4小时。仪器在开机状态下不能充电，充电必须在仪器关机状态下进行，充电时充电器指示灯为红色，当充电完成时指示灯为绿色。
4 结论
高频法开关柜局部放电检测与现有的其他检测方式相比，灵敏度高、定位精度高，能识别缺陷类型，用于早期局部放电具有优势。通过高频法检测到的波形特征，相位特征，频谱特征对开关柜的局部放电情况进行分析，并判断放电类型。提前预判开关柜的健康状态，对于避免电网重大设备事故的发生，保证开关柜的安全运行、提高设备检修和维护发生了巨大的作用。
状态检修工作的核心是准确把握设备状态，如何提升设备的状态诊断能力是一项重要的研究内容，开关柜设备的状态巡检方法灵活、有效，资金投入较在线监测明显偏少，对于监测其运行状态是一种有效的手段。
开关柜的状态巡检应当吸取多种成熟的带电检测方法对设备进行巡回式检测，尤其是要发挥各种方法的优势，取长补短，对设备状态进行综合诊断，全面排除开关柜设备可能存在的隐患。