开关柜局放测试仪与超声波检测方法原理

中高压金属封闭式开关柜在变电站中得到了大量使用，其安全运行直接影响整个变电站的供电可靠性，对其运行状态进行检测是非常必要的。在长期高温、高电压、振动、潮湿等作用下，同时加上在制造过程中潜存的缺陷等，高压开关柜内部的金属部件有可能产生局部放电，导致电气绝缘强度降低。如果不及时处理可能导致严重的后果。今天半岛电竞怎么上网给大家介绍的是高压开关柜局部放电测试仪的检测方法及其原理。先简单介绍下开关柜局部放电测试仪，这款设备包含两种传感器：超声波（AA）传感器及TEV传感器，简单来说本仪器就是依靠这两个传感器来进行测试的。

　　根据麦克斯韦电磁场理沦，局部放电会产生变化的电场，变化的电场激起磁场，而变化的磁场又会感应出电场，这样交变的电场与磁场相互激发并向外传播便形成电磁波。对于内部放电，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，因此，如果屏蔽层是连续的则无法在外部检测到放电信号。实际上，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破损而出现不连续，这样局部放电产生的电磁波就会通过屏蔽层不连续的部分传输到设备表面，在设备表面产生感应电流，设备表面存在波阻抗，进而在设备外层形成1个暂态对地电压，简称TEV。

　　目前TEV检测方法大都采用电容耦合探测器来检测局部放电的幅值和放电脉冲频率，其工作作原理如图1所示。一般来说单芯10 kV电缆的波阻抗约为10Ω , 35 kV开关柜母线室金属外壳的波阻抗约为70Ω。电缆或母线室发生局部放电产生持续10us的约100mA的脉冲电流时，在金属外壳上会出现1-7V的对地电压。传统的脉冲电流法以视在放电量来表示放电强度，但由于在工作现场存在大量电磁信号，对定量分析存在不容忽视的干扰。同样由于电磁干扰，TEV检测不作为定量测量的手段，采用相对读数来表示放电强度。该方法主要用于比较性的测量，主要用在比较某一组特定设备中各个设备的运行情况从而确定检修的优先顺序。也可以对单个设备在时间上进行跟踪测量，找出其放电活动的变化，了解设备的损伤情况。

　　发生局部放电时，在放电区域中，分子间产生剧烈撞击，宏观上产生了声波，频率大于20kHz的称为超声波。通过检测局部放电产生的超声波信号来判定局部放电的方法称为局部放电的超声波检测方法。开关柜的噪声主要集中在低频领域，大多在20 kHz以下，采用超声波方法进行局部放电检测，应避开干扰频率范围而以高频率为对象，但频率越高，声波在传送过程中的衰减越大，因此利用超声波方法进行局部放电检测所采用的频段一般在数十到数百kHz。

　　典型的超声波传感器的中心频率大约在40kHz附近，通常固定在开关柜的外壳上，利用压电晶体作为声电转化元件。当开关柜内部发生放电时，局部放电产生的声波信号传递到开关柜表面，超声波传感器将其转换为电信号，通过放大器放大后传到采集系统。图2为超声波方法检测开关柜局部放电示意图。其中路径1为超声信号在空气中以较短的路径传播到柜体内壁，再穿过铁皮到达传感器。路径2为超声波从放电源通过空气直接传到传感器位置，再穿过铁皮进入传感器。除此之外超声波在柜体内传播时还会发生不同程度的折反射，在一定的角度内，有可能出现由于超声波发生全反射而接收不到信号的现象。

　　超声波检测方法优点是不受电气干扰，且可以实现放电源的准确定位，但是开关柜内游离颗粒对柜壁的碰撞可能对检测结果造成干扰;同时由于开关柜内部绝缘结构复杂，以及超声波的衰减和折反射，使得有些绝缘内部的局部放电可能无法被检测到。

　　综上所述，将TEV与超声波检测方法结合应用，既可以排除现场电磁环境的干扰，也可以排除游离颗粒与柜壁碰撞等干扰，大大提高检测系统的抗干扰性，同时可以实现对局部放电源的精确定位。

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