暂态地电压检测
暂态地电压检测（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压检测受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测的可靠性和灵敏度，其用于高压开关柜在线监测有着明显的优势。到目前为止，该技术已经在世界多国进行应用。
10kV、35kV金属封闭式开关柜在变电站广泛使用，其运行安全直接影响整个变电站的供电可靠性。因此，对开关柜运行状态的监测及对故障的预判和合理检修是保证开关设备安全可靠运行的关键。据统计，约40%开关柜故障因绝缘和载流缺陷引起，这其中因绝缘部分闪络和插头接触不良占了绝大部分。通过检测局部放电产生的暂态对地电压信号，不仅可以对开关柜内部局部放电状况进行定
量测试，而且可以通过比较同一放电
源到不同传感器的时间差异进行定
位。局部放电暂态地电压检测技术的
应用有着非常重要的意义。
暂态地电压检测原理
暂态地电压检测法定位原理：通
过单只电容藕合式探测器在被检设
备的接地金属外壳上进行探测。装置检测由于局部放电而引起的短暂电压脉冲，测出局部放电瞬时电压脉冲的幅度峰值。若采用两只电容藕合式探测器，则可以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
，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。原理如下图。
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1.UltraTEV Plus2以做什么? UltraTEV Plus2是一台多功能的手持式仪器，可以非常简便的检测，甄别多种类型电力设备中的局部放电。 UltraTEV Plus2内建有 TEV 和超声波传感器及多种外接附件，可以用来检测开关柜、电缆和架空线的潜在破坏性局部放电活动。 UltraTEV Plus2在一台手持仪器中，包含了三种不同又相互补充的传感器。定期的使用 UltraTEV Plus2检查运行中的设备，可以有效故障风险并及时进行维护避免故障。 UltraTEV Plus2内置的算法和分析能力，能提供非常直接的分析能力，能够分析所检测到的数据，支撑所做的判断和告知客户的结论。绝不是简单告诉用户检测数据的含义和检修方向。 UltraTEV Plus2可以记录测量数据。内置的存储器可以保存历史数据，以便不在现场时查看。记录这些测试数据，可以绘制设备的趋势图。
配置表 X (T-Loc II)X (T-Loc IV)X (T-Loc II)X (T-Loc IV)备件和附件
非侵入式局部放电检测 什么是局部放电？ 局部放电是不同电极之间尚未完全贯穿的轻微放电。这些放电的强度通常非常微小，但是它们会加速绝缘老化，并最终导致故障。 非侵入式局部放电检测提供了一种检测这些导致绝缘失效的潜在缺陷。如果对这些问题放任不管，不仅可能导致供电中断，和变电站故障，并有可能引起工作人员的严重伤害。 如何检测局部放电? 局部放电会通过不同的方式放出能量，并产生一系列的产物，这使得局部放放点可以被检测：电磁： ?射频电磁波 ?光 ?热 声学： ?声波 ?超声波 气体： ?臭氧 ?氮的氧化物 非侵入式检测最有效的技术是基于检测电磁频谱中的无线电射频率部分以及超声波信号。UltraTEV Plus2 是专门开发的易操作的用于检测电磁波及超声波活动的仪器。 局部放电活动产生的空气传播的超声波 局部放电活动中的声波辐射出现在整个声谱范围中。仅依靠分辨声音（非超声波）是可行的，但是要取决于个人的听觉能力。使用仪器来检测声谱中的超声波，这种做法具有几个优点。仪器比人耳更敏感，与使用者无关，且工作在声频以上的频率，又具有更强的方向性。
西安华瑞网电设备有限公司培训教材高压电器及成套装置 2009.
高压电器及成套装置 （一）开关电器：主要用来关合于分断正常电路及事故电路或用来隔离高压电源，根据其功能的不同又分为： 1）高压断路器：它能分断正常情况下的各种负载电路，又能在事故情况下关合与分断短路电流，而且能实现自动重合闸的要求。它是高压电路中一种功能最为全面的电器。 2）高压熔断器：俗称保险，当线路中电流超过一定限度或出现短路故情时能自动断开电路，电路断开后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。 3）高压负荷开关：只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路但不能开断短路电流。 4）高压隔离开关：用来隔离电源或电路，隔离开关只能开断很小的电流，容量不大的变压器空载电流等。 5：接地开关：高压与超高压线路检修电器设备时为确保人身安全，可用接地开关进行接地，接地开关也可采用人为造成电力系统的接地短路以达到控制和保护的目的。 （二）测量电器：主要包括电流互感器和电压互感器。 1）电流互感器：用来配合测量高压线路的电流供计量和继电保护用。
2）电压互感器：用来配合测量高压线路的电压供计量和继电保护用。 （三）限流与限压电器：主要包括避雷器，电抗器。 1）避雷器：用来限制过电压，使电力系统种相关的各电器设备免受大气过电压和内部过电压的危害。 2）电抗器：实质上就是一个电感线圈，用来限制故障时短路电流。 对高压电器的基本要求是什么:性能参数有哪些？高压电器的主要要求包括：一般电器性能方面要求，自然环境方面的要求，和其它方面的要求。 （一）一般电器性能方面的要求：电力系统中的高压电器应能长期的承受各种电压电流作用而不致损坏。 1）电压方面：额定电压一定高压电器，其绝缘部分能长期承受的最大工作电压，而且能承受相应程度的大气过电压和内部过电压的作用。标志这方面性能参数是：最大工作电压，工频试验电压，全波和载波冲击电压，操作波试验电压。 2电流方面：高压电器的导电部分长期通过工作电流时各部分的温升不超过允许值。通过短路电流时不应因电动力作用而受到损坏，各部分的温升不应超过短路时的温度允许值，触头不应发生熔焊或损坏。这些性能都与电流大小有关，标志这方面的参数是：额定电流、动稳定电流、热稳定电流等。 自然环境方面的要求：高压电器应能在周围各种环境
对开关柜局部放电原因及其处理分析 摘要：本文首先对开关柜局部放电进行概述，对局部放电的种类特点进行总结，对局部放电检测技术进行分析，对局部放电分析技术进行探讨，以期对于我国电力系统设备技术水平的提高，起到一定的促进作用。 关键词：开关柜；局部放电；原因；处理；检测； 1、引言 现阶段，我国电力系统对于电能的质量提出越来越高的要求，不仅要确保供电稳定可靠，而且供电的安全性也是重要要求。电力系统中，金属封闭开关设备得到广泛应用，因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重，电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用，将会使得其绝缘性能降低，会产生局部放电现象，同时又会加速绝缘的恶化情况，会给电力系统造成较大的经济损失。因此，对电力系统开关柜局部放电原因及其处理方法进行分析和探讨，具有重要意义。然而，对开关柜局部放电现象进行检测的效率还不是很高，需要提高对状态数据的管理方法。本文对有关开关柜局部放电原因及其处理进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。 2、开关柜局部放电综述 开关柜的绝缘系统中，每一各部位的电厂强度都有所不同，假如某一个区域电场强度过大，能够击穿场强，那么就会导致这片区域出现放电现象，然而施加电压的导体之间没有出现放电过程，也就是说放电没有击穿绝缘系统，我们把这种现象称之为局部放电。在绝缘介质中，电场分布、绝缘电气物理性能会对局部放电的条件产生一定的影响，往往是高电场强度和低电压强度的条件下容易出现局部放电现象，尽管局部放电不会贯通性击穿绝缘，但是肯定会对电介质产生影响。因此，局部放电是电气系统中的安全隐患，破坏的具体过程呈现出一定的特点，长期而又缓慢，往往局部放电的特点和绝缘特性是成正比进行的，从局部放电的特点可以对绝缘的损坏程度进行分析，一定程度上也可以利用绝缘损坏程度
浅谈局部放电检测在开关柜中的应用 发表时间：2019-11-25T11:31:51.227Z 来源：《基层建设》2019年第24期作者：王英郑江丽任毅孟祥海茹世豪 [导读] 摘要：供配电系统的安全运行对工业企业来说至关重要，特别是大型石化企业对供电的可靠性、连续性和安全性要求更高。 国网山西省电力公司晋城供电公司 摘要：供配电系统的安全运行对工业企业来说至关重要，特别是大型石化企业对供电的可靠性、连续性和安全性要求更高。工厂配电网络中的设备运行可靠性直接关系到整个工厂生产能否安全稳定，进而直接影响到企业的经济效益。随着经济的快速发展，科技水平的不断进步，工厂对供电的需求和可靠性要求也越来越高。开关柜在工厂配电网络中广泛应用，其安全运行对供电可靠性起举足轻重的作用。因此及时发现开关柜早期绝缘缺陷，保证供电安全可靠性对整个工厂的安全高效生产和效益增长都有着十分重要的意义。 关键词：开关柜；局部放电；在线检测 1. 局部放电检测技术概述 对于局部放电检测技术而言，它主要可分为四种类型。 1.1紫外线检测技术 在外绝缘局部放电的情况下，由于击穿的影响放电点附近气体会有电离产生，而气体种类与放射光波的频率存在一定关系，电离后产生的氮离子发射的光谱则会落于紫外光波段。此时，借助特殊仪器接收紫外信号，利用可见光图像叠加与成像处理，即可确定电晕的位置与强度。一般，紫外检测技术属于辅助性的带电检测技术，需要与其他检测技术配合使用，从而寻找到局部放电信号，进而确定放电点的放电部位和放电程度。 1.2超声波检测技术 它主要是借助超声波传感器采集超声波信号，有效确定设备局部放电的位置及大小，其中超声波信号的频率范围应保持在20～ 200kHz。由于超声波信号属于机械振动波，不会受电气的干扰，因此可通过时差法和幅值法定位信号源。 1.3暂态地电压检测技术 一般，在针对电气设备实施局部放电的情况下，可以经由玻璃窗与开关柜的缝隙传出电磁波。当然，设备表层的金属也可传出电磁波，对地面形成持续性的暂态电压脉冲信号。在开关柜金属表层，该信号能实现传播，并通过柜门缝隙或开关柜孔洞传出，经过金属壳体外表面传到大地。该技术在实际工作中的应用，往往需要在开关柜的不同开口缝隙处装设电容耦合式传感器。要贴紧金属外壳，才能对暂态地电压信号进行检测。此外，对表征布局放电进行判断时，应以测试读数大小为依据，通过电磁波的特性定位设备内部的放电源。 1.4特高频检测技术 该技术也称之为超高频检测技术，最常见的是利用特殊的特高频传感器，针对电磁波内的特高频分量进行检测，并基于此深层次地研究或许会发生放电的地方及其具体的类型。现场开关柜的带电检测工作中常采用该技术，可通过时差法和幅值法定位放电源。 2. 开关柜中局部放电检测的技术应用 2.1应用实例 本文通过对某个变电站开关柜局部放电检测的实际过程为例进行分析。具体地，采取比较研究的方式，针对在检测开关柜局部放电过程中单一带电检测技术以及综合检测技术的不同特点，展开具体的剖析与论述。该变电站小室内采用的是6面铠装移开式金属封闭开关柜，图1为母线小室内开关柜示意图。实际运行过程中，小室内臭氧味十分重，故而发出小时内存在局部放电问题的质疑。鉴于此，分别采取综合检测技术和单一带电检测技术检测小室内的各个开关柜。 2.2具体应用 ①暂态地电压检测 利用暂态地电压检测技术检测开关柜的后下、后上、前下、前上等位置，检测结果如表1所示，其中12dB为背景噪声。由表1可知：313开关柜的最大信号为26dB，最大信号幅值为29dB，分别比背景噪声大14dB和17dB。由此可得，此开关柜或许存在放电点。
开关柜局部放电在线监测系统 技 术 资 料 福州亿森电力设备有限公司
开关柜局部放电在线监测系统简介 前言： 高压开关柜是使用极广且数量最多的开关设备。由于在设计、制造、安装和运行维护等方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高，在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10千伏及以上电压等级，造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜，绝缘事故率更高，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。因此，迫切需要对开关柜实行状态检修，对设备运行状况进行实时在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少停电时间和事故的发生，提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度。 高压开关柜的绝缘故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。
各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态是实现开关柜绝缘在线监测和诊断的有效手段。 本系统采用声电联合检测方法，即通过同时检测局部放电产生的暂态对低电压（TEV，国内俗称地电波）和超声波信号实现对开关柜绝缘状态的监测。 一、局放产生 局部放电，是绝缘介质中的一种电气放电，这种放电仅限制在被测介质中一部分且只使导体间的绝缘局部桥接，这种放电可能发生或可能不发生于导体的邻近。电力设备绝缘中的某些薄弱部位在强电场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，对电力设备进行局部放电测试是电力设备制造和运行中的一项重要预防性试验。 基于对发生局部放电时产生的各种电、光、声、热等现
局部放电检测仪（mini TEV）判定导则 一、基本原理 电气设备在发生局部放电的过程中，将产生电磁波，电磁波首先传到金属外壳的内表面，然后从金属箱体的内表面通过箱体的连接处或绝缘衬垫等处传播出去，同时产生一个暂态对地电压（TEV）信号，通过设备的金属箱体外表面而传到地下去（如下图所示）。 图一原理图 这种(TEV)信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的远近有直接关系。可以利用专门的耦合探测器进行检测。这样相应地产生了一门在外部检测不同型号、不同电压等级的设备绝缘状况的先进技术。为了简单明了，我们用相对的读数（dB），来描述局部放电活动程度。通过检测局部放电产生的（TEV）信号，不仅可以对运行中的开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，又可通过同一放电源到不同位置的时间差异来对局部放电源进行定位，同时还可以对现场的开关设备的局部放电状况进行在线监测。 二、判断方法 （1）比较法
由于测量局部放电产生的暂态对地电压（TEV）信号是一种相对的测量方法，在刚开始使用此系列仪器时需对所有的待试设备做一次普测，建立相应的数据库，供设备今后的分析比较用，对某一设备的测试结果可以通过横向比较和纵向比较两种方法。 ●横向比较 所谓横向比较就是对同类设备的测试结果进行比较，当同类型的某一设备个体的测试结果比其它同类设备的测试果均大时，就可以此设备存在缺陷的可能性，表一为某组10kV XLPE测试结果： 表一 从表一可以得出电缆头6的测试结果远远地大于其它同类电缆头的测试结果,根据此测量结果，可以得出在电缆头6上发现了放电现象,需采取相应的措施。 ●纵向比较 所谓纵向比较，就是对同一设备不同时间的测试结果进行分析，从而比较分析得出设备的运行状况，表二是某10kV电流互感器所对应隔室的在不同时间内的测试结果： 表二 从以上测试结果可以得出，此电流互感器的放电强度逐渐加强，到第十个月，放电强度己达到50dB，需对此电流互感器采取相应的措施。 （2）绘制曲线法 因现场干扰在所有设备上作用的一致性，我们也可以通过快速地对开关室内的所有开关柜进行测试，然后记录测试结果，将其绘制成曲线图，若曲线图平缓（如图五），说明开关柜内不存在明显的放电现象，若曲线在某个开关柜处的曲线突出（如图六），说明此开关柜存在一定的放电现象，需用缩短现场测试的周期。
开关柜局部放电分析及处理策略研究李劲松 发表时间：2018-05-14T11:12:49.030Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：李劲松 [导读] 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电力建设取得了显著成效，在电力设施日趋增多下，人们对电力设施安全性提出了更高要求。 （国网安徽省电力公司芜湖供电公司安徽芜湖市 241000） 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电力建设取得了显著成效，在电力设施日趋增多下，人们对电力设施安全性提出了更高要求。开关柜是电力系统重要设备，对于维持电力系统供电安全及稳定有着重要意义，但受各种因素影响，开关柜容易发生局部放电故障，威胁到电力系统运行安全。为此，本文主要介绍开关柜局部放电类型，分析局部放电检测方法，依据局部放电检测结果，提出相应的处理对策。 关键词：开关柜；局部放电；检测；处理 在社会各项生产生活日趋深入下，对电力能源的需求只增不减，促使电力建设不断加快，开关柜在电力系统中的应用也日趋普遍。开关柜作为电力系统重要组成，其运行是否稳定直接影响到电力系统运行安全，一旦开关柜出现故障，将使电力设备出现损坏，造成大量电能流失，引发大面积停电，对正常生产生活造成不利于影响。通过对开关柜局部放电异常的检测，可以对设备绝缘状态充分掌握，进而明确故障根源，及时将故障隐患消除。下面将结合开关柜局部放电类型，提出几种开关柜局部放电检测方法及相应处理对策。 1.开关柜局部放电类型 因绝缘结构电场分布不均匀导致绝缘介质中局部范围内出现放电或者击穿现象就是局部放电。局部放电如不能及早发现并处理会不断侵蚀周围绝缘介质，造成整个绝缘系统功用消失。为此，开关柜局部放电重要表征就是绝缘恶化，也与绝缘材料质量及击穿过程存在一定联系。局部放电通常分为三种形式，即内部放电、表面放电及电晕。通过以下几种形式释放能量：（1）电磁形式，包括光、热、无线电波；（2）声波形式，包括声音、超声波；（3）气体形式，包括臭氧、一氧化二氮等气体。 开关柜局部放电会使高压系统组件功能降低或者消失，而电缆屏蔽层间的放电会持续很久，固体电介质失效甚至若干年后才发生，因为电介质的绝缘耐压也会降低，在强磁场下，绝缘耐压会逐渐失效。电介质材料、孔洞、半导体介质材料的界面凸起均会造成树枝化放电现象。 2.局部放电检测技术 2.1地电波检测技术 电磁波会在局部放电过程中产生在开关柜绝缘层中。开关柜的金属外壳会屏蔽大部分电磁波，而只有一小部分会通过气体绝缘开关衬垫传播出去，同时将一个地电波产生，通过金属壳体传播。检测柜内局部放电活动可以将探头放在开关柜外表面进行，地电波信号检测原理入下图所示。 图1 地电波信号检测局部放电原理 2.2超声波检测 当开关柜出现局部放电时，从能量角度上分析，可以将其看作是能量的瞬时爆发过程，电气击穿发生在空气间隙中时，会瞬间完成放电。瞬间电能会造成放电中心快速膨胀，以声波形式将瞬时膨胀结果传播出去，造成区域内气加热，一个等温区由此形成，温度比周围环境温度高，一旦气体冷却，会出现收缩，形成低频率后续波，频带较宽，范围为10Hz~15MHz，超声波是指频率超过25kHz的波段。 2.3超声波与地电波综合检测技术 当前，对于局部放电检测，电力系统广泛应用地电波检测法或者超声波检测法，但都是单一应用，超声波与地电波两种检测技术均有一定缺陷，不能对开关柜设备运行状况全面、准确检测，鉴于能量释放形式因放电类型不同而不同，导致两种检测方法灵敏度与实用性上也存在差异。为此，在对开关柜局部放电检测中，需要对两种方法综合应用，将地电波检测为主导，超声波检测为辅助。 3.开关柜局部放电分析 3.1横向比较 横向比较同一个开关室内开关柜测试结果，当某一个开关柜测试结果的测试结果与现场背景值大于其他开关柜时，可以初步判断此开
高低压配电知识问答 第一章高压开关柜概述 一、基本概念 1.开关柜（又称成套开关或成套配电装置）：它是以断路器为主的电气设备；是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。 2.高压开关设备：主要用于发电、输电、配电和电能转换的高压开关以及和控制、测量、保护装置、电气联结（母线）、外壳、支持件等组成的总称。 3.开关柜防护要求中的“五防”：防止误分误合断路器、防止带电分合隔离开关、防止带电合接地开关、防止带接地分合断路器、防止误入带电间隔。 4.母排位置相序对应关系： 表1-1
5.防护等级:外壳、隔板及其他部分防止人体接近带电部分和触及运动部件以及防止外部物体侵入内部设备的保护程度。 表1-2
二、开关柜的主要特点： 1.有一、二次方案,这是开关柜具体的功能标志,包括电能汇集、分配、计量和保护功能电气线路。一个开关柜有一个确定的主回路(一次回路)方案和一个辅助回路(二次回路)方案，当一个开关柜的主方案不能实现时可以用几个单元方案来组合而成。 2.开关柜具有一定的操作程序及机械或电气联锁机构，实践证明: 无“五防”功能或“五防功能不全”是造成电力事故的主要原因。 3.具有接地的金属外壳，其外壳有支承和防护作用.因此要求它应具有足够的机械强度和刚度，保证装置的稳固性,当柜内产生故障时,不会出现变形,折断等外部效应。同时也可以防止人体接近带电部分和触及运动部件，防止外界因素对内部设施的影响;以及防止设备受到意外的冲击。 4.具有抑制内部故障的功能，“内部故障”是指开关柜内部电弧短路引起的故障，一旦发生内部故障要求把电弧故障限制在隔室以内。
开关柜局部放电检测典型案例
10KV开关柜局部放电检测案例汇编 前言： 10kV开关柜内部局部放电的种类很多，主要分为内部放电和表面放电两种，目前主要采用的非介入方式、带电检测的方法主要为超声波检测和暂态地电压（TEV）两种检测方式，对于一些放电，我们可以同时侦测到超声波信号和TEV 信号，而另一些放电情况我们只能检测到两种信号中的一种，因此在实际使用中，我们应该以这两种检测方式互为补充，才能够更好的检测到所有的局部放电情况。 暂态地电压检测原理： 局部放电暂态地电压（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压（Transient Earth Voltages）具有外界干扰信号少的特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。用于高压开关柜在线监测有明显
的优点，因此这一测量技术发展很快，已在英国和法国的几个400kV变电站中取得经验。德国一些大学对此技术很感兴趣，经过多年的努力，英国EA公司已经收集了一万多条涵盖所有不同型号的高压设备的暂态地电压（TEV）的数据库，对柜体内器件（如CT、PT）、母线连接处、支持绝缘子表面及开断装置进行了试验验证。到目前为止，该技术已经在世界多国应用，各国的研究均表明，暂态地电压（Transient Earth Voltages）的在线监测有很好的前景。对于国内，早期对高压开关柜可靠性的重视度不够，此技术在国内发展较慢，但由于该技术越来越多的得到国内认可，北京、上海、广州等大城市已经开始应用，并且取得了良好的效果。 当高压电气设备发生局部放电时, 放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分, 形成电流脉冲并向各个方向传播。对于内部放电,
PD-HAT 局部放电检测仪用户手册
目录
1 产品概述 中压开关柜（3-66KV）是城市配电网中重要基础设施，其运行的稳定性直接影响到城市经济的发展与人民生活水平质量的提高。开关柜设备的可靠性直接决定了用户供电的可靠性。状态检修是提高供电设备可靠性的重要技术手段。但是开关柜不可能采取像变压器、GIS设备那样实现全面、实时的在线监测。因为开关柜数量众多，开关柜的设备造价低，监测设备的成本很高。但往往开关柜的故障会导致严重的后果，导致供电中断，严重影响城市电网稳定运行。经统计，开关柜的绝缘与载流故障占整个开关柜的30%-50%，并且绝缘与载流故障与局部放电现象密切相关，对中压开关柜的局部放电检测能显着减少故障概率。 为此，我们精心设计了PD-HAT局部放电检测仪，专门用于检测开关柜局部放电的状况，直观分析局部放电的严重程度，衡量设备内部绝缘的劣化程度，使维护人员在变电设备出现绝缘劣化时能够及时发现，采取相应措施，避免设备出现短路等严重故障。 PD-HAT局部放电检测仪采用目前流行的暂态地电压(TEV)和超声波(AE)检测局部放电的方法，通过外置的TEV天线接收开关柜内部局部放电辐射和产生的暂态地电压和超声波信号。PD-HAT在使用上以暂态地电压为主要检测方法，超声波为辅助检测手段，还集成了HFCT检测方式，可以对开关柜局部放电进行全方位的检测。 PD-HAT具有如下特点： 单通道设计，可以选择接入暂态地电压传感器、超声波传感器或HFCT传感器。 ②便携式设计，维护人员能随身携带，并且一个人就能实施局部放电的检测过程。 ③操作过程简单，通过仪器上的快捷按键就能轻松完成整个检测，方便现场人员使用。 ④在检测过程中自动实时进行局部放电智能化诊断，并且将判断结论显示在 仪器界面上，帮助现场工作人员分析设备局部放电的状态与危险等级。 ⑤具备连续检测和存储数据的能力，数据能通过外插U盘的方式导出。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910363724.5 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 云南电网有限责任公司电力科学研 究院 地址 650217 云南省昆明市经济技术开发 区云大西路105号 (72)发明人 唐伟超 刘红文 王科 (74)专利代理机构 北京弘权知识产权代理事务 所(普通合伙) 11363 代理人 逯长明 许伟群 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) (54)发明名称一种开关柜局部放电检测装置(57)摘要本申请公开一种开关柜局部放电检测装置，包括第一陶瓷电容、局放信号提取装置、带电指示装置和局放信号检测装置；局放信号提取装置包括第二陶瓷电容和局放信号提取电阻，第一陶瓷电容、第二陶瓷电容和局放信号提取电阻依次串联，局放信号检测装置与第二陶瓷电容并联；带电指示装置与局放信号提取装置并联，带电指示装置包括依次串联的电感、分压电阻和带电指示灯；预先对陶瓷电容元件进行频响特性检测，确定陶瓷电容元件的工作带宽范围为f 1-f 2，并根据所述工作带宽范围，确定出检测高频局部放电信号所需的第一陶瓷电容、第二陶瓷电容和局放信号提取电阻的取值。本申请能在带电指示灯正常工作时，防止带电指示灯对局放信号的分流， 局放检测精度高。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110161383 A 2019.08.23 C N 110161383 A
1.一种开关柜局部放电检测装置，其特征在于，包括第一陶瓷电容(1)、局放信号提取装置(2)、带电指示装置(3)和局放信号检测装置(4)；局放信号提取装置(2)包括第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)，第一陶瓷电容(1)、第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)依次串联，局放信号检测装置(4)与局放信号提取电阻(22)并联；带电指示装置 (3)与局放信号提取装置(2)并联，带电指示装置(3)包括依次串联的电感(31)、分压电阻 (32)和带电指示灯(33)；预先对陶瓷电容元件进行频响特性检测，确定陶瓷电容元件的工作带宽范围为f 1-f 2，并根据所述工作带宽范围，确定出检测高频局部放电信号所需的第一陶瓷电容(1)、第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)的取值。 2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，带电指示装置(3)的阻抗为Z LR ，局放信号提取装置(2)的阻抗为Z CR ，则Z LR ﹥100Z CR ，其中， Z LR ＝2πf 1L+R 2+R L 式中，f 1为陶瓷电容元件工作带宽的最小值；L为电感(31)的电感值；R 2为分压电阻(32)的电阻值；R L 为带电指示灯(33)的电阻值；C 2为第二陶瓷电容(21)的电容值；R 1为局放信号提取电阻(22)的电阻值。 3.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第一陶瓷电容(1)的输入端与开关柜单相电源线(5)连接，第一陶瓷电容(1)的输出端与第二陶瓷电容(21)的输入端之间设置有第一电连接点(6)，电感(31)的输入端与第一电连接点(6)连接，带电指示灯(33)的输出端接地。 4.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第二陶瓷电容(21)的输出端与局放信号提取电阻(22)的输入端之间设有第二电连接点(7)，局放信号提取电阻 (22)的输出端接地；局放信号检测装置(4)的输入端与第二电连接点(7)连接，局放信号检测装置(4)的输出端接地。 5.根据权利要求2所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第一陶瓷电容(1)的电容取值范围为1nf -10nf；第二陶瓷电容(21)的电容取值范围为10pf -100pf；局放信号提取电阻(22)的电阻值取值范围为0.16Ω-32Ω。 6.根据权利要求5所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，电感(31)的取值范围为2mH -100mH，用于测量带宽为1MHz -10MHz局部放电信号。 7.根据权利要求1或4所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，局放信号检测装置(4)与局放信号提取装置(2)之间为可拆卸连接，局放信号检测装置(4)与电能供应装置 (8)连接，电能供应装置(8)包括220V电源线或蓄电池。 权 利 要 求 书1/1页2CN 110161383 A
开关柜局部放电的原因 开关柜在日常的运行中，起着变电输电的重要作用，而很多开关柜日常中都是露天摆放，长期日晒雨淋，受各种外部环境影响，很容易发生局部放电故障，本文就简单介绍开关柜局部放电的原因。 一、电晕放电，通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，比如高压输电线路或者高压变压器等，这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中，因此发生电晕放电的机率相对较大。电晕放电体现出的是典型的、极不均匀电场的特征，也是极不均匀电场下特有的自持放电。 二、沿面放电，通常在绝缘介质表面会出现沿面放电的现象。这种局部放电的形式属于特殊的气体放电现象，电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，而且介质沿面击穿电压相对较低，沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。通常电压波形、电场的分布、空气质量、介质的表面状态、气候条件等均会对沿面放电电压产生影响，所以沿面放电体现出不稳定的特点。 三、内部放电，固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题，导致绝缘介质内部出现内部缺陷，比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用，内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。通常介质自身的特性、气隙大小、缺陷的位置与形状、气隙气体的种类等会对内部放电的发生条件产生影响。
四、悬浮电位放电，这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得 分压发生放电，针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时，通常其附近的场强会比较集中，而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。 开关柜的局部放电，对开关柜的日常运转有着非常不利的影响，因此店里工作者在日常的工作中，应当不断总结经验，掌握开关柜放电的基本规律，并及时精心处理，尽量减少开关柜故障发生的频率，保障供电的正常进行。
摘要：开关柜运行过程中，绝缘材料会受到高温、高压、油污、化学物质、振动等各方面的作用，绝缘性能不断恶化，加快了局部放电的速度，反过来局部放电又对绝缘的恶化起到推动作用。因此检测开关柜的局部放电可以有效预防故障。本文就针对该问题展开讨论，首先阐述局部放电的相关概念，总结局部放电的种类与特点，并分析局部放电的检测手段与分析技术。 在开关柜绝缘系统中，各部位的电场强度存在差异，某个区域的电场强度一旦达到其击穿场强时，该区域就会出现放电现象，不过施加电压的两个导体之间并未贯穿整个放电过程，即放电未击穿绝缘系统，这种现象即为局部放电。绝缘介质中电场分布、绝缘的电气物理性能等决定了发生局部放电的条件，一般情况下高电场强度、低电气强度的条件下容易出现局部放电。虽然局部放电通常不会贯通性的击穿绝缘，但是却可能局部损坏电介质，如果长期存在局部放电的现象，则基于特定的条件下会降低绝缘介质的电气强度。由此可见，局部放电属于电气设备中的隐患，其破坏过程体现出缓慢性、长期性的特点。通常局部放电的特性可以较好的印证绝缘缺陷，可以通过局部放电的特性来分析绝缘的局部损坏程度。很大程度上对各种局部放电特性进行综合测量，可以对产品的绝缘水平进行客观的评价。 2局部放电的种类特点 2.1电晕放电 通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，比如高压输电线路或者高压变压器等，这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中，因此发生电晕放电的机率相对较大。电晕放电体现出的是典型的、极不均匀电场的特征，也是极不均匀电场下特有的自持放电 形式。很多外界因素均会对电晕起始电压产生影响，比如电极的形状、外加电压、气体密度、极间距离以及空的湿度与流动速度等等。 2.2沿面放电 通常在绝缘介质表面会出现沿面放电的现象。这种局部放电的形式属于特殊的气体放电现象，电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，而且介质沿面击穿电压相对较低，沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。通常电压波形、电场的分布、空气质量、介质的表面状态、气候条件等均会对沿面放电电压产生影响，所以沿面放电体现出不稳定的特点。 2-3内部放电 固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题，导致绝缘介质内部出现内部缺陷，比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用，内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。通常介质自身的特性、气隙大小、缺陷的位置与形状、气隙气体的种类等会对内部放电的发生条件产生影响。 2.4悬浮电位放电 这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电，针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时，通常其附近的场强会比较集中，而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。
开关柜带电检测原理及其应用 三泰电力技术（南京）有限公司杨锴 摘要本文主要是基于高压开关柜局部放电这一常见的故障，讲述了局部放电 产生的原因、放电过程中产生的现象、局部放电检测的常用方法、数据分析以及一般的检测步骤。 关键词：局部放电、超声波、暂态地电压 1 引言 高压开关柜是城市配电网中重要基础设施，其运行的稳定性直接影响到城市经济的发展,人民生活水平质量的提高。因此，开关柜设备的可靠性直接决定了用户供电的可靠性。 状态检修是提高供电设备可靠性的重要技术手段。但是，开关柜不可能采取像高压变压器、GIS设备那样的在线监测技术路线，实现全面、实时的在线监测。因为： 1）高压开关柜数量众多; 2）开关柜的设备造价低; 3）监测设备的成本很高; 据不完全统计，开关柜故障特征大多表现为绝缘与载流故障上。然而绝缘与载流故障都是与放电现象密切有关的！因此对中压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率！ 2 开关柜局部放电产生机理 开关柜内部局部放电的种类很多，主要分为内部放电和表面放电两种，并以电磁波、气体等形式释放能量。 2.1内部放电[1] 2.1.1产生机理 内部放电存在主要是由于制造过程中绝缘介质内部残留气泡、杂质形成电介质的不均匀，造成气体-固体、液体与固体、固体-固体的复合绝缘。 图2-1 绝缘介质内部残留气泡 就拿介质中残留气泡来说（如图2-1），通常情况下，气隙中的场强度比介质中的高，而另一方面气体的击穿场强一般都比介质的击穿场强低。因此，在外加
电压足够高时，气隙首先被击穿，而周围的介质仍然保持其绝缘特性，电极之间并没有形成贯穿性的通道，只在气泡中形成局部放电。 油隙中也会发生局部放电，不过与气隙相比要在高的多的电场强度下才会发生。 在介质中极不均匀电场分布的情况下，即使在介质中不含有气隙或油隙，只要是介质中的电场分布是极不均匀的，也就可能发生局部放电。例如埋在介质中的针尖电极或电极表面上的毛刺，或其他金属屑等异物附近的电场强度要比介质中其他部位的电场强度高得多。当此处局部电场强度达到介质本征击穿场强是，则介质局部击穿而形成了局部放电。 2.1.2放电过程 图2-2绝缘介质内气隙放电空间电荷分布 在气隙发生放电时，气隙中的气体产生游离，使中性分子分离为带电的质点，在外加电场作用下，正离子沿电场方向移动，电子（或负离子）沿相反方向移动，于是这些空间电荷建立了与外施电场方向相反（如图2-2），这是气隙内的实际场强为 外E =E c ﹣内E 即气隙上的电场强度下降了内E ，于是气隙中的实际场强低于气体击穿场强， 气隙中放电暂停。在气隙中发生这样一次放电过程的时间很短，约为10-8数量级，在油隙中发生这样一次放电过程的时间比较长，可达10-6数量级。 图2-3外部电压μ、空间电荷q 、气隙电压c μ的时间变化图 图2-3很好的解释了放电过程总在工频电压周期的上升延，即0～90℃或180～270℃（以初始周期为例）。由此可见，在正弦交流电压下，局部放电时出
开关柜局部放电的检测方法 针对开关柜而言，其局部放电检测方法包括以下几种： 3.1地电波检测 在高压开关柜绝缘层中发生局部放电时会产生电磁波，而开关柜的金属外壳会将这种电磁波屏蔽掉一大部分，不过仍有小部分会通过金属壳体的接缝或者气体绝缘开关衬垫传播出去，而且还会产生一个地电波通过设备金属壳体外表面传向地下。地电波的范围通常在几毫伏直至几伏中间，而且上升时间内有几个纳秒。可以将探头设置于工作状态中的开关柜的外表面，对局部放电活动进行检测。 3.2超声波检测 其实超声波检测属于机械振动波的一种，基于能量的角度而言，局部放电的过程即为能量瞬时爆发的过程，电能通过声能、光能、热能以及电磁能的形式释放出去，电气击穿发生在空气间隙，瞬间就可以完成放电，此时电能也会在一瞬间转化为热能，放电中心的气体受到热能的作用会发生膨胀，通过声波向外传播，传播区域内气体被加热后形成一个等温区，其温度超出环境温度;等到这些气体冷却后开始收缩，则会产生后续波，后续波的频率以及强度均比较低，包含各种频率分量，有很宽的频带，超声波的频率大于20kHz。因为局部放电的区域相对较小，所以局放声源即为点声源。 3-3超高频检测法 时间变化过程中，局部放电所产生的电磁振动会产生电磁波，在固气与气体介质中，局部放电脉冲会发生非常丰富的电磁波超高频分
量，最高可达数GHz。实际应用过程中，局放信号的检测可以利用两个探头来进行，将探头检测到信号的时间顺序作为判断依据，放电源的距离较近，就会被先检测到;探头位置不断变化，可以将放电源的大致位置逐步判断出来。或者通过多个探头，将探头检测局放信号的时间差列方程组，可以求出放电源的三维空间坐标，最终确定放电源。该方法的灵敏度相对较高，且具备较强的抗干扰能力，而且开关柜上通常有接缝或者小玻璃窗，可以不用考虑该方法在完全密封条件下很难检测的要求。 3.4综合检测技术 其实无论哪种检测方法均有一定的局限性，无法将电气设备开关柜的运行状态客观、全面、真实的反映出来，还会出现误判的可能。由于放电类型能量的释放形式不同、各种检测方法的实用性与灵敏度也存在差异，所以在对开关柜局部放电检测过程中，要将上述检测手段综合应用，以地电波检测为主、超声波检测及超高频检测为辅来进行。
开关柜地电波局部放电定位检测仪 为确保开关柜局部放电带电检测仪的整体性能和可靠性，明确配套范围，就开关柜局部放电带电检测仪得技术参数及性能指标、质量要求、售后服务技术方案如下： 一、总体要求 1、所选设备的标准应符合中国国家及国际电工委员会IEC规定的技术要求。 2、设备的铭牌应标明制造厂家、型号、仪器名称、出厂编号等。 3、所有设备应配有中文说明书（详细的功能说明、使用操作及注意事项）。 4、设备必须保证测试准确度，仪器的工作电源必须保证测试过程的安全可靠。 5、设备中的按钮等应有明显的功能标志。 6、选用性能优良的原材料及器件，保证产品优良的技术性能及良好的使用性。 7、设备应有自我保护功能，防止如试验过程突然停电等意外情况对仪器造成的损坏。 二、需具备主要功能： 1、适用于0～220kV的开关柜局部放电的检测及定位,和带电状况，电流分辩率可达0.001mA,可测量开关柜和GIS的交流带电情况，同时可测量开关柜进线电流，测量量程可达到3000-6000A。 2、现场可快速检测开关柜局部放电状况,对放电和接地电阻值测量可达到0.001欧，可实时分析各种放电情况，同时可测量避雷器计时器的放电情况，阻性电流最低检测限≤10μA，测量范围10μA～650mA，测量精度±1%。避雷器电流最低检测限≤10μA，测量范围10μA～650mA，测量精度±1% 3、使用方便，体积小，重量轻，便于携带在线测试设备的局部放电幅度（dB）整机重量为1KG下。 4：可现场测试开关柜高、低压CT的变比和角差，判别高、低压侧的相序是否一致。 5 ：可存储10000000组现场测试数据，可与计算机通讯，并可通过RS-232端口升级软件，源程序要求提供源码。 6、对局部放电的位置进行定位。
10kV高压开关柜局放测试方法 仪器一：局部放电声电波检测仪（TEV ）—对高压室内开关柜进行普测，在设备的TEV模式下，记录TEV信号的幅值和2秒内的脉冲数；在设备的超声波模式下，听耳机中的声音，记录超声波信号幅值。通过对普测数据分析，再结合其他设备的测试结果，比如定位仪和在线监测系统等，考虑现场实际情况，对开关柜的情况进行比较全面的反映。 TEV使用步骤： 1、按下开关键开机进入界面 2、选择TEV模式进入TEV测量，按左右键进入连续脉冲测量模式，用设备在高 压室的金属门上垂直水平检查3个点取中间值为背景值，用设备在开关柜的金属缝隙处垂直水平测量并记录。 3、选择Ultra Mode进入超声波模式，插入耳机和超声传感器，用传感器对准开 关柜的空气通道测试，听取是否有放电破裂的声音。 仪器二：局部放电检测定位仪（PDL1）—通过监测放电点发出的电磁波瞬间脉冲所经过的路径来确定放电活动的位置，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。装置的触发LED灯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。 PDL1使用步骤： 1、将两个探头按颜色与主机对应连接，开机。 2、将探头插入检验仪，按“Double”选择双探头模式，将探头插入校准信号 源，按下主机或者探头上的AUTO键，若主机显示(35±2)dB,且脉冲先后指示灯显示左边指示灯亮，检验完成。 3、将探头对着高压室内金属物体，按AUTO键测背景值。 4、用探头贴在开关柜面板上按AUTO键测量并记录。 5、若疑有局放信号，两探头贴面板上定位，不断移动探头直到脉冲先后指示 灯同时亮，信号源则在两探头中间。 仪器三：局部放电在线监视仪（PDM03）当高压室内存在多个放电源，且外界干扰很严重时，需要使用在线监测设备才能更好的判断。 PDM03使用步骤： 1、开机，按下SelfTset,自检会显示“No channels are connected”，用测试电缆连接各通道与测试源，若显示(31±3) dB,表示各通道良好。 2、用电缆连接主机和传感器，1、2、11、12为天线，放置测试点4个角，其余8个接传感器贴开关柜面扳上，按下Check Probes检查各通道是否连接好。 3、按下“Set-up”,显示目前存储信息、时间信息、循环测试时间，“Y”修改，“N”不修改，运行方式推荐“Location Mode”,”Alarm level”用默认值 4、设置完成后，仪器开始运行。 5、“Display Data”可显示上一测试周期的测试值 6、测试完成后，按“Exit”退出，换存储卡按“Change Card”。