高压开关柜局部放电检测技术培训
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开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联 络等功能。主要适用于发电厂、变电站、石油 化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅 小区、高层建筑等各种不同场所。
高压开关柜须具备完善的“五防”功能，即防 止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入 带电间隔、防止带电合接地线、防止带负荷拉 刀闸。
02 开关柜组成
在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，则可 能出现表面放电。这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在导体 和介质弯角表面处。
02 开关柜局部放电
电晕放电 电晕放电是在电气设备电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气
体的击穿场强时所发生的放电。如果高压导体存在着尖端电晕放电，其放电脉冲一般 快速连续地出现在电源的负半周峰值附近，反之如果放电脉冲发生在高压电源的正半 周峰值附近，那么可能是由接地端的尖端突起造成的电晕放电。 悬浮放电
拒动故障，主要是机构等机械原因; 误动故障，主要是二次控制回路原因; 绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等； 开断与关合故障，多种原因； 载流故障，主要是接触不良、插件偏心； 外力或其它故障，如加工工艺不良等；
绝缘与载流故障约占30％~40%！根 据中国电科院开关设备故障统
计结果分析得出（不含40.5kV以上）：
带电体
开关柜金属盘
传感器绝缘层 传感器主体 引出线
01 TEV局放检测技术原理
电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压(Transient Earth Voltage)； 该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测； 开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器的金属极板上感应出高频电流，感应电流 的大小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关； 对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接获得局部放电的强度和频度； 暂态地电压不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内部结构和 金属断口大小的影响； 因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以 预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。
开关柜的生产、制造、试验都应满GB3906-2006 《3.6kV~40.5交流金属封闭开关设备和控制设备》的 有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳 体、电气元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及 连线等组成。
柜内常用一次电气元件(主回路设备)常见的有如 下设备：电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷 器、隔离开关、断路器、接触器、高压熔断器、变压 器、带电显示器、穿墙套管、绝缘子、主母线和分支 母线等。二次元件主要有继电器，电度表，电流表， 电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空 气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合 保护装置等。
高压开关柜局部放电检测技术
概述
高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。 开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。 局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故 。 常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷。 局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段，检测局部放电可以避免电力设备在运行
中发生突发性绝缘损坏事故。 高压开关柜的局放检测与故障诊断，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠
运行的关键。
目录
1 高压开关柜简介 2 开关柜故障介绍 3 暂态地电压检测技术 4 超声波检测技术 5 仪器介绍及使用方法
01 高压开关柜简介
01 开关柜定义
高压开关柜是用于电力系统的成套电气设备， 用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和 消耗中起开合、控制或保护等作用。
11%
8%
29%
7%
36% 9%
Fra Baidu bibliotek
拒动 绝缘故障
误动 载流故障
开断与关合 外力其他
01 开关柜故障类型
1992年～2012年广东电网开关设备故障统计 结果
15%
10%
9%
•绝缘与载流故障约占66％！ •绝缘与载流故障都是与放电现象 密切有关的！ •对中压开关设备实施放电检测可 显著减少故障概率！
18%
03 开关柜分类
开关柜按照不同的回路方案或不同 的功能进行划分，一般分为进线柜、 出线柜、TV柜、计量柜、分段联络 柜、站用变柜、电容器柜等，不同 回路的开关柜内部一次电气元件也 不同。
02 开关柜故障介绍
01 开关柜主要故障类型
➢ 1989 ～1997开关柜故障统计结果
➢开关柜的故障类型及统计结果
设备本身的原因 绝缘材料不均匀； 内部存在空洞和杂质； 导体表面存在凸出部； 绝缘强度的不足；
环境因素的影响：潮湿、过热
03 暂态地电压局放检测技术
01 TEV局放检测技术原理
➢局部放电的伴生现象 电磁波的发射：HF～VHF～UHF～SHF； 声音信号：可闻噪声～超声波； 气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物； 光：红外、紫外； 发热：红外； 电流行波：高频脉冲电流。
48%
拒动 载流故障
误动
绝缘故障
开断与关合故障 其他故障
02 开关柜局部放电
局部放电定义 电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其
他地方 。 内部放电
在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，属于内部局部放电。 内部放电的产生放电脉冲一般发生在电源周期的第一和第三相限，且两个相位段的放 电特征比较对称。 表面放电
01 TEV局放检测技术原理
局部放电发生时，带电粒子会快速地由 带电体向接地的非带电体快速迁移，如 配电设备的柜体放电点产生高频电流波， 并在非带电体上产生高频电流行波，且 以光速向各个方向快速传播；
受集肤效应的影响，电流波仅集中在金 属柜体内表面传播，而不会直接穿透；
在金属断开或绝缘连接处，电流波转移 至外表面，并以电磁波形式进入自由空 间；
悬浮电位放电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。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。
02 开关柜局部放电
➢导致设备局部放电的因素
运行状态的影响 运行过电压； 雷电波冲击； 谐波畸变；
高压开关柜须具备完善的“五防”功能，即防 止带负荷合闸、防止带接地线合闸、防止误入 带电间隔、防止带电合接地线、防止带负荷拉 刀闸。
02 开关柜组成
在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，则可 能出现表面放电。这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在导体 和介质弯角表面处。
02 开关柜局部放电
电晕放电 电晕放电是在电气设备电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气
体的击穿场强时所发生的放电。如果高压导体存在着尖端电晕放电，其放电脉冲一般 快速连续地出现在电源的负半周峰值附近，反之如果放电脉冲发生在高压电源的正半 周峰值附近，那么可能是由接地端的尖端突起造成的电晕放电。 悬浮放电
拒动故障，主要是机构等机械原因; 误动故障，主要是二次控制回路原因; 绝缘故障，主要是缺陷、爬电、闪络等； 开断与关合故障，多种原因； 载流故障，主要是接触不良、插件偏心； 外力或其它故障，如加工工艺不良等；
绝缘与载流故障约占30％~40%！根 据中国电科院开关设备故障统
计结果分析得出（不含40.5kV以上）：
带电体
开关柜金属盘
传感器绝缘层 传感器主体 引出线
01 TEV局放检测技术原理
电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压(Transient Earth Voltage)； 该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测； 开关柜壳体上暂态对地电压的变化会在传感器的金属极板上感应出高频电流，感应电流 的大小与放电脉冲的前沿陡峭程度有关； 对传感器输出的高频电流进行处理，可以间接获得局部放电的强度和频度； 暂态地电压不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内部结构和 金属断口大小的影响； 因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以 预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。
开关柜的生产、制造、试验都应满GB3906-2006 《3.6kV~40.5交流金属封闭开关设备和控制设备》的 有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳 体、电气元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及 连线等组成。
柜内常用一次电气元件(主回路设备)常见的有如 下设备：电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷 器、隔离开关、断路器、接触器、高压熔断器、变压 器、带电显示器、穿墙套管、绝缘子、主母线和分支 母线等。二次元件主要有继电器，电度表，电流表， 电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空 气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合 保护装置等。
高压开关柜局部放电检测技术
概述
高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。 开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响。 局部放电将导致电力设备绝缘的劣化和缺陷的恶性循环，严重时甚至会导致绝缘事故 。 常规的非耐压和耐压试验难以发现局部放电这类绝缘缺陷。 局部放电检测是反映开关柜绝缘状况的有效手段，检测局部放电可以避免电力设备在运行
中发生突发性绝缘损坏事故。 高压开关柜的局放检测与故障诊断，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠
运行的关键。
目录
1 高压开关柜简介 2 开关柜故障介绍 3 暂态地电压检测技术 4 超声波检测技术 5 仪器介绍及使用方法
01 高压开关柜简介
01 开关柜定义
高压开关柜是用于电力系统的成套电气设备， 用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和 消耗中起开合、控制或保护等作用。
11%
8%
29%
7%
36% 9%
Fra Baidu bibliotek
拒动 绝缘故障
误动 载流故障
开断与关合 外力其他
01 开关柜故障类型
1992年～2012年广东电网开关设备故障统计 结果
15%
10%
9%
•绝缘与载流故障约占66％！ •绝缘与载流故障都是与放电现象 密切有关的！ •对中压开关设备实施放电检测可 显著减少故障概率！
18%
03 开关柜分类
开关柜按照不同的回路方案或不同 的功能进行划分，一般分为进线柜、 出线柜、TV柜、计量柜、分段联络 柜、站用变柜、电容器柜等，不同 回路的开关柜内部一次电气元件也 不同。
02 开关柜故障介绍
01 开关柜主要故障类型
➢ 1989 ～1997开关柜故障统计结果
➢开关柜的故障类型及统计结果
设备本身的原因 绝缘材料不均匀； 内部存在空洞和杂质； 导体表面存在凸出部； 绝缘强度的不足；
环境因素的影响：潮湿、过热
03 暂态地电压局放检测技术
01 TEV局放检测技术原理
➢局部放电的伴生现象 电磁波的发射：HF～VHF～UHF～SHF； 声音信号：可闻噪声～超声波； 气体生成物：氮化物、碳化物、氟化物； 光：红外、紫外； 发热：红外； 电流行波：高频脉冲电流。
48%
拒动 载流故障
误动
绝缘故障
开断与关合故障 其他故障
02 开关柜局部放电
局部放电定义 电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其
他地方 。 内部放电
在绝缘介质内部或介质与电极之间的气隙放电，属于内部局部放电。 内部放电的产生放电脉冲一般发生在电源周期的第一和第三相限，且两个相位段的放 电特征比较对称。 表面放电
01 TEV局放检测技术原理
局部放电发生时，带电粒子会快速地由 带电体向接地的非带电体快速迁移，如 配电设备的柜体放电点产生高频电流波， 并在非带电体上产生高频电流行波，且 以光速向各个方向快速传播；
受集肤效应的影响，电流波仅集中在金 属柜体内表面传播，而不会直接穿透；
在金属断开或绝缘连接处，电流波转移 至外表面，并以电磁波形式进入自由空 间；
悬浮电位放电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。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。
02 开关柜局部放电
➢导致设备局部放电的因素
运行状态的影响 运行过电压； 雷电波冲击； 谐波畸变；