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摘要: 随着现代巧网的不断发展,人们对电网运行的安全性和可靠性提出了更高的标准,局部放电检测作为一种有效的带电检测手段并且不会破坏设备本身,越来越受到人们的关注和青睐。本文介绍了局部放电的基本特点及常见的局部放电现象，分析了超声波局部放电检测原理，并实例分析了超声波检测案列。
关键词： 局部放电；超声波；检测原理
0前言
由于电气设备的长期运行或者不正常运行，内部绝缘可能会发生某种劣化，在高电压和电场环境下，绝缘性能将逐步下降，严重时会导致局部放电，甚至发生绝缘击穿和损坏，一旦设备发生损坏，轻者对电力系统造成设备故障损失，重者造成人员事故甚至整个电网的崩溃，发生大面积停电，给社会带来巨大的经济损失，因此，电气设备的状态，尤其是绝缘状况，急需电力人员第一时间掌握。纵观国内外发生的多起GIS组合电气和巧关柜设备事故，其中因为内部局放而发生的重大事故屡见不鲜。前大家都认为，这类设备正常情况下可少维修甚至无需维修，但是在现场运行中却远远不是送样，如何及时、准确的发现局部放电隐患，是摆在电力工作者面前的重要难题。
1局部放电基本特点
当很小的范围内存在电场，场强集中，积累的微小放电会将绝缘介质慢慢劣化，久而久之，绝缘体会被击穿，导致故障逐步扩大。当局部放电发生后，在电气设备内部和外部均会不同程度的发生一些物理或者化学变化，例如发光、发热、异响等等，并以电磁波、气体或者声波等形式向外释放能量，而局放检测正式利用送些特殊的信息特点，采取各种不同的方式进行信息收集、分析，从而判断局部放电的。
2常见的局部放电现象
2.1局部放电概述
局部放电发生在微小的区域，并逐步使绝缘劣化，可能存在于设备内部，也可能在绝缘材料表面。不同的放电缺陷表现出不同的放电型，在现场GIS组合电器常见放电类型主要为：绝缘内部放电、颗粒放电、尖端放电、悬浮放电；在开关柜装置中常见放电类型主要为：内部放电、表面放电、尖端放电、悬浮放电。
2.2 GIS局部放电
通常情况下，GIS组合电器的支撑绝缘子内部有气泡、颗粒或者杂物，绝缘材料表面有破损，部分零部件接触不良或者松动等都可能导致GIS设备部放电。1）悬浮放电：电器设备在运输或者运行中，零部件松动，接地不良，使得金属部件上产生了一个对地的悬浮电位，久而久之，形成局部放电，若得不到及时修复，将可能导致结缘损坏。特征为：(1)信号强，脉冲幅值稳定，脉冲间隔稳定，高频含量多；(2)间隙对称时，正负半波对称，间隙不对称，正负半波不对称；(3)放电脉冲主要集中在一、三象限。
2）自由金属颗粒放电：当自由颗粒或者杂物在组合电器内部时，受到地球引力和电场的共同影响，颗粒或杂物会在组合电器内部上下漂移，每次碰到壳体就会发出声波信号，当移动到盆式绝缘子附近时，表面绝缘会受到损坏而放电。特征为：(1)碰撞外壳产生的机械信号强，电信号较弱；(2)无固定相位特征，幅值不稳定；(3)通常电信号最大信号出现在电压峰值处。
3）绝缘内部气隙放电：当盆式绝缘子内部有气隙或者杂质时，可能引发绝缘内部气隙放电，这种缺陷常见于新设备投运中，设备在出厂时重点检查，尤其到了设备交接验收时更要严格把关，做好各种试验，防止带着此类缺陷。特征为：(1)脉冲幅值相对较小，幅值变化大，高频含量少，间隔变化大；(2)不规则气泡正负半波不对称；(3)放电脉冲集中在一、三象限。
4）尖端放电：GIS内部导体上如果存在毛刺，会使局部场强增加形成放电，气压和毛刺的尖锐程度对放电有影响。毛刺大于l-2mm就认为是有害的。通常以电晕放电的局部放电形式表现出来。特征为(1)放电脉冲次数多，信号最大值通常在电压峰值处；(2)正负半波严重不对称；(3)高频含量少。
2.3开关柜局部放电
在日常变电运行过程中，开关柜极易发生局部放电，原因有多种，如:导体尖端处的电晕放电，导体接触不良引起的悬浮放电，导体表面污垢引起的表面放电，设备工艺缺陷引起的内部空穴放电，真空断路器内局部放电，电缆接头处局部放电等等，严重影响着人员、设备以及电网的安全运行。
1）内部放电：如瓷瓶开裂、绝缘材料存在气泡等引起的绝缘介质内部放电，很容易发展形成绝缘击穿，对设备危害很大。2）表面放电：如开关柜内绝缘子积灰严重等，表面放电受环境湿度的影响很大。当场强分量达到一定值时，可能出现表面电晕放电。3）尖端放电：如高压导体突出毛刺等引起电气设备电场极不均匀的情况下，可能发生局部放电。4）悬浮放电：当设备金属零部件因松动或者接触不良等原因形成悬浮电位，时间久了，在部件上会发生悬浮放电。如套管内的均压装置异常等。
3超声波检测原理
3.1基本原理
当电气设备发生局部放电时，同时会产生一些物理特征，如振动，会W声波的形式向外传播，声波的频率范围从数赫兹到数兆赫兹，而人耳能听到的只有低于20赫兹的声波，其他无法听见，高于这一频率的声波只能通过超声波传感器采集，通过江超声波信号转化为电信号进行进一步分析，最终判断出电为设备局部放电的类型和程度。同时，在电力设备上安装多台超声传感器，根据电与声信号之间的时间差计算，就可W得出放点点与安置的传感器间的距离，从而实现局放定位。
3.2系统组成
GIS超声波局部放电检测系统由超声波传感器、数据采集单元和数据处理单元等组成。一般基于超声波仪器测量局放的频率为10K-100K，超声波局部放4电检测系统组成框图如图1。
图1 超声波局部放电检测系统示意图
声波检测分为接触式和非接触式，接触式在实际工作中常于检测GIS和电缆终端等设备。非接触式超声检测设备，常用于检测高压开关柜设备，通常与TEV检测技术配合使用。
4现场实例分析
1）案列经过
某330kV变电站进行送电前的检查试验中，该供电公司检修试验班人员在对设备进行送电前的耐压试验，经过测试数据分析，结果为合格，随后对S设备进行了超声波局部放电检查测试，结果发现母线气室第14号测试位的声波峰值和有效值较大。最后解体气室进行检查，发现第14号测试位周围以及设备罐体靠底下部位置有较为明显的杂质堆积，从而及时发现并根除了隐患。
2）检测方法
在本次检测过程中，A点有效值与峰值分别为16.0mV、59.0mV，B点有效值与峰值分别为0.2mV、l.0mV，敲打壳体后，A点有效值增长为19.0mV，峰值增长为ll0.0mV，B点有效值增长为0.5mV，峰值增长为6mV，A、B两点的增幅较明显。
本次检测中，B点的数值在敲打后检测数值明显变大，说明该点附近有放电源，但是仔细查看整体组合电器本体，信号峰值的附近并无绝缘支撑件，并且距离最近的盘式绝缘子大约有0.9m远，从而推测罐体壁上可能有细微颗粒类物体存在。最后，该供电公司决定将可疑组合电器进行解体检查，解体气室后，工作人员在第14号测试位旁的手孔盖内和罐体内下部底侧都发现有杂质。
5结语
无论是GIS组合电气设备还是开关柜设备，其内部的局部放电均有着不同程度的特征表现，只有熟练掌握了各种局放缺陷的特性和局放检测仪器的原理，才能较好识别、判断局部放电缺陷，对于当前较为前沿的特高频、超声波和TEV检测H种技术，哪种技术手段都不是万能的，很多时候，需要综合采用多种检测方法，多角度分析，才能准确判断故障类型和故障位置。
参考文献
[1]谢彭盛.王亦平,孟可风,等.超声波法和超商频法在拉西瓦水电站创S现场试验中的应用[J].水利水电技术,2009,35(11);63-65.
[2]朱海涛.刘晓华.750kVGIS隔离开关内部局放检测及诊断分析饥.高压电器,2010,46(8): 6-8.
论文作者:关琳
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/20
标签：局部论文; 设备论文; 超声波论文; 声波论文; 组合论文; 峰值论文; 发生论文; 《电力设备》2016年第6期论文;