暂态地电压局部放电检测技术
利用暂态地电压传感器(TEV)在线实时监测开关柜的局部放电
开关柜在供配电系统中占据着十分重要的地位，其运行可靠性直接影响供电系统的安全性。
开关柜在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。
导致绝缘介质劣化的原因较多，如长时间的强电场产生的电离腐蚀，机械高频振动造成的绝缘磨损，热效应引起的介质老化分解以及绝缘受潮等。
绝缘介质劣化，性能降低以至于绝缘击穿有一个发展过程，这就使绝缘在线监测具有现实有效意义。
国电西高研发的开关柜局放在线监测系统采用速慧（smart quick）智能化电力测试系统（软著登字第1010215号、商标注册号14684781），HVHIPOT公司引进国际先进的高速DSP数字处理技术及软件处理技术使我们的监测系统采集速度快准确，是电力系统开关柜局放在线监测最经济可靠的解决方案。
二、局放监测单元局放监测单元采用的密封箱，监测单元内布置有高速数据采集模块、电源模块、信号滤波模块、嵌入式计算机模块及相关辅助单元和接口。
1、采集单元性能指标，如下：输入通道：2路同步（可以扩展至16通道），单端接地方式带宽限制：100k--100MHz的模拟输入带宽可选采样速率：100MS/s单次采样触发方式：外触发或电源触发供电电源：220VAC额定功率：10W工作温度：-20℃~75℃通信协议：TCP/IP网络协议2、传感器类型：TEV信号采集：电容耦合频率范围：3M~60MHz测量范围：0~60dB/mV;三、硬件使用说明局部放电在线监测系统硬件的具体操作步骤：a．在使用前应确保系统各个模块连线正确。
具体连线：分别从每一相的接地传感器防水接头用同轴电缆线引出信号线分别连接在采集单元侧面板上的对应各个口。
接好相应的光纤接口或网口。
连接好电源线b．数据服务器的安装在标准机柜上注意数据服务器一定要与检测装备在同一局域网内，即用同一网关。
高压开关柜局部放电超声波 暂态对地电压带电检测技术应用导则
Q/CSG 云 南 电 网 公 司 企 业 标 准Q/CSG-YNPG-1-11-13-2011高压开关柜局部放电超声波、暂态对地电压带电检测技术应用导则（试行）2011-12-30 2011-12-30试行Q/CSG-YNPG-1-11-13-2011目 次目次 (I)前言 (II)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3定义 (1)4检测原理 (2)4.1暂态对地电压检测法 (2)4.2超声波检测法 (2)4.3暂态对地电压检测法定位 (2)5高压开关柜超声波、暂态对地电压局部放电检测诊断技术管理 (3)6现场检测 (4)6.1人员要求 (4)6.2检测周期 (4)6.3检测方法 (5)6.4检测流程 (6)6.5判断方法及流程 (8)6.6干扰及处理 (10)7其他注意事项 (10)8数据管理 (11)9附录 (12)Q/CSG-YNPG-1-11-13-2011前 言为了规范高压开关柜局部放电超声波、暂态对地电压带电检测技术的应用，提升高压开关柜局部放电故障测试和诊断水平，提高高压开关柜运行可靠性，制定本导则。
本导则由云南电网公司生产技术部提出并归口。
本导则由云南电网公司规范化委员会办公室易志生统一编号。
本导则起草单位：云南电网公司本导则主要起草人：沈 龙 董均宇 赵现平 王 科 彭 晶本导则主要审核人：杨 卓 邹立峰 周 海 冯彦钊本导则由廖泽龙批准。
本导则由云南电网公司生产技术部负责解释高压开关柜局部放电超声波、暂态对地电压带电检测技术应用导则1适用范围本导则适用于云南电网公司3kV～35kV空气绝缘开关柜、环网柜、电缆分支箱、电缆终端箱、电缆中间箱等现场设备的局部放电超声波、暂态对地电压带电检测。
云南电网公司所属各供电局、供电公司、县级供电企业范围内的高压开关柜局部放电超声波、暂态对地电压带电检测应按本导则执行，电源侧及用户侧高压开关柜局部放电带电检测可参照执行。
2规范性引用文件下列导则、规范所包含的条文，通过在本导则中的引用而成为本导则的条文。
国家电网公司变电检测管理规定(试行) 第5分册 暂态地电压局部放电检测细则
国家电网公司变电检测管理规定（试行）第5分册暂态地电压局部放电检测细则国家电网公司二〇一七年三月目录前言 (II)1检测条件 (1)1.1环境要求 (1)1.2待测设备要求 (1)1.3人员要求 (1)1.4安全要求 (1)1.5仪器要求 (2)2检测准备 (2)3检测方法 (3)3.1检测原理图 (3)3.2检测步骤 (3)3.3检测验收 (4)4检测数据分析与处理 (4)5检测原始数据和报告 (4)5.1原始数据 (4)5.2检测报告 (4)附录A（规范性附录）暂态地电压局部放电检测数据分析方法 (5)附录B（规范性附录）暂态地电压局部放电检测报告 (6)I前言为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。
经反复征求意见，于2017年3月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。
本细则是依据《国家电网公司变电检测管理规定（试行）》编制的第5分册《暂态地电压局部放电检测细则》，适用于35kV及以上变电站的金属封闭式开关柜。
本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。
本细则起草单位：国网四川电力。
本细则主要起草人：王志高、叶有名、涂彦明、吴晓晖、蒋亚君、周电波、张旭波、贾志杰、罗智强。
II暂态地电压局部放电检测细则1检测条件1.1环境要求a)环境温度宜在-10～40ºC。
b)环境相对湿度不高于80%。
c)禁止在雷电天气进行检测。
d)室内检测应尽量避免气体放电灯、排风系统电机、手机、相机闪光灯等干扰源对检测的影响。
e)通过暂态地电压局部放电检测仪器检测到的背景噪声幅值较小，不会掩盖可能存在的局部放电信号，不会对检测造成干扰，若测得背景噪声较大，可通过改变检测频段降低测得的背景噪声值。
局部放电检测仪工作原理
局部放电检测仪工作原理
电气设备产生局部放电时，会产生电磁波，电磁波在向外传播时会生成一个暂态的对地电压信号。
这个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。
可以利用专门的探测器进行检测，这种探测器就是局部放电检测仪。
工作原理：
局部放电测试原理是高频脉冲电流测量法（即ERA法）。
试品Ca在试验电压下产生局部放电时，放电脉冲信号经耦合电容Ca送入输入单元，由输入单元拾取得脉冲信号，经低噪声前置放大器放大，滤波放大器选择所需频带及主放大器放大（达到所需幅值与产生零标志脉冲）后，在示波屏的椭圆扫描基线上产生可见的放电脉冲，同时也送至脉冲峰值表显示其峰值。
时间窗单元控制试验电压每一周内脉冲峰值表的工作时间，并在这段工作时间内将示波屏的相应显示区加亮，用它可以排除固定相位的干扰。
试验电压表经电容分压器产生试验电压过零标志讯号，可在示波屏上显示零标脉冲，试验电压大小由数字电压表指示。
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局部放电检测仪
1。
暂态地电压检测技术
精心整理第六章暂态地电压局部放电检测技术第一节暂态地电压检测技术概述一、暂态地电压检测技术的发展历程暂态地电压检测技术（又称为TEV，Transient Earth Voltage）最早是由英国的Dr. John Reeves 于1974年首次提出，他发现电力设备内部局部放电脉冲激发的电磁波能在设备金属壳体上产生一从了测；放电模型暂态地电压检测技术超声波局放检测技术沿面放电模型不敏感敏感、有效尖端放电模型敏感、有效敏感、有效三、应用情况上世纪70年代，暂态地电压检测技术被首次提出，由于其简单、实用的特性，逐步被各国电网公司认可。
目前已在英国、中东、新加坡、香港等40多个国家和地区广泛应用，积累了30多年的现场应用经验。
2005年前后，暂态地电压检测技术开始传入国内。
2006年起，通过与新加坡新能源电网公司进行同业对标，以北京、上海、天津为代表的一批国内电网公司率先引进暂态地电压检测技术，开展现场检测应用，并成功发现了多起开关柜内部局部放电案例，为该技术的推广应用积累了宝贵经验。
暂态地电压检测技术在2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会等大型年，在程》为进范》1如遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属柜体外表面产生暂态地电压，而该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测。
具体如图6.1所示。
图6.1：暂态地电压信号的产生机理示意图由于配电设备柜体存在电阻，局部放电产生的电流行波在传播过程中必然存在功率损耗，金属柜体表面产生的暂态地电压也就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。
暂态地电压传感器类似于传统的RF耦合电容器，其壳体兼做绝缘和保护双重功能。
开关柜暂态地电压、超声波局放带电检测技术运用探讨
开关柜暂态地电压、超声波局放带电检测技术运用探讨带电检测技术是预防设备损坏并保证安全运行的重要技术措施。
变电站10kV、35kV配电设备通常采用开关柜，开关柜设备故障隐患不易发现，为提高设备故障隐患诊断水平，将故障消灭于萌芽状态，提高供电可靠性，基于不停电开关柜带电检测技术的运用越来越重要。
标签：开关柜；带电检测；技术运用；案例分析引言变电站开关柜设备缺陷隐蔽，往往在缺陷发展到有明显异常甚至造成设备损坏故障跳闸等严重后果，才会发现和处理。
随着带电检测技术的逐渐成熟，开关柜暂态地电压、超声波局部放电检测等开关柜带电检测技术在电力系统内得到广泛应用。
1 状态检修有关知识（1）状态检修总的来说就是要对各类设备状态信息进行采集综合分析并对设备的状态作出评价，对评价异常的设备要缩短检测周期，密切关注，对评价缺陷的设备，合理决策检修策略及时安排检修，对已检修送电的设备进行跟踪测试。
状态检修的实现必须要注重设备状态信息的采集、综合分析，准确掌握设备状态进行状态评价。
（2）状态检修的内涵就是要准确掌握设备状态，把检修工作的重点放在真正有缺陷的設备上同时要密切关注评价异常的设备。
2 带电检测技术有关概念（1）在线检测技术是真正实现状态检修的重要基础，但目前在线检测技术还很不成熟，更重要的是在线检测设备投资大后期维护费用惊人，因此目前带电检测技术得到广泛的应用。
（2）为保证主变安全可靠运行，防止发生因开关柜故障引发的主变近区短路等故障，需开展开关柜局部放电带电检测和状态评价工作。
通过暂态地电压检测、超声波局部放电检测等声电联合方法检测，及时发现35kV、10kV开关柜内存在的局部放电隐患，针对性开展开关柜状态评价工作，制定相应检修策略，确保开关柜安全可靠运行。
3 局部放电有关概念（1）局部放电是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。
（2）局部放电分为：内部放电、表面放电、电晕放电、悬浮电位放电。
4 开关柜局部放电带电检测技术有关概念（1）目前开关柜暂态地电压检测、超声波局部放电检测等开关柜带电检测技术在电力系统内得到广泛应用。
暂态地电压检测技术及其应用
暂态地电压检测技术及其应用摘要：随着人们对电力系统稳定性需求是提高，带电检测技术在设备状态评价中的作用日益凸显。
作为带电检测主要技术之一，暂态地电压检测能灵敏、有效发现设备的内部绝缘缺陷，在开关柜状态评价中起着重要的作用。
本文首先简述了暂态地电压检测的原理，其次介绍了暂态地电压的检测方法与数据分析，最后结合实际案例，分析了暂态地电压在开关柜检测中的应用，结果表明，暂态地电压检测发现开关柜中的局放缺陷，提高设备的稳定性。
关键词：局部放电、开关柜、暂态地电压检测1暂态地电压检测基本原理开关设备发生局部放电时，带电粒子将快速地由带电体向接地的非带电体方向移动，如高压开关柜的柜体，并在非带电体上产生高频电流行波，向各个方向快速传播，由于集肤效应，产生的电流行波通常仅集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体「1」。
但是，一旦电流行波遇到非连续的绝缘连接处或金属的断开处时，它会由金属柜体的内表面转移到外表面，以电磁波方式向自由空间传播，在金属柜体的外表面产生暂态地电压(Transient Earth Voltage，简称TEV)，频率在3-100MHz间，而该电压可用暂态地电压传感器进行检测[2]。
暂态地电压传感器实质上是一个金属盘，前面覆盖有PVC塑料。
PVC塑料既充当了绝缘材料，又对传感器起着保护及支撑作用。
进行暂态地电压检测时，传感器紧贴在高压开关柜的金属板上，裸露的金属柜体当作平板电容器的一个极板，而传感器当作平板电容器的另外一个极板。
因此，金属柜体表面上出现任何电荷的变化都会在暂态地电压传感器金属盘上感应出相同数量的电荷变化，进而形成相应的高频感应电流，电流信号经过电路处理后得到局放强度信号（一般以dBmV为单位），这就是暂态地电压检测原理[3]。
2.暂态地电压检测方法及数据分析在对高压室内开关柜进行暂态地电压检测时，先要对暂态地电压的背景值进行测试，包括金属背景值以及空气背景值，测试金属背景值时，选择高压室内远离开关柜的金属门窗，将传感器与金属门窗的金属板垂直贴紧进行测试；测试空气背景值时，可在高压室内远离开关柜的地方，放一块20cm×20cm 的金属板，然后将传感器与该金属板垂直贴紧进行测试。
第6章暂态地电压检测技术解析
第六章暂态地电压局部放电检测技术第一节暂态地电压检测技术概述一、暂态地电压检测技术的发展历程暂态地电压检测技术（又称为TEV，Transient Earth V oltage）最早是由英国的Dr. John Reeves于1974年首次提出，他发现电力设备内部局部放电脉冲激发的电磁波能在设备金属壳体上产生一个瞬时的对地电压，这些瞬时的电压脉冲可在设备外表面安装一个特制的电容传感器所检测到，从而判断设备内部绝缘状态。
当时的英国国家配电行业研究中心（EA Technology公司的前身）基于此原理，陆续研制开发了PDL1、UltraTEV、UltraTEV Plus等一系列暂态地电压检测仪器，在英国的电网公司得到了广泛使用，并逐步被全世界其它电网公司采用。
国内的电网公司于2005年前后陆续开始引入暂态地电压检测技术，一些科研院校和设备制造企业也开始相关研究与研制工作。
目前，暂态地电压检测技术已经有30 多年的现场应用经验，成为电力设备绝缘类缺陷简单有效、使用广泛的带电检测技术。
二、暂态地电压检测技术适用性暂态地电压检测技术是一种检测电力设备内部绝缘缺陷的技术，广泛应用于开关柜、环网柜、电缆分支箱等配电设备的内部绝缘缺陷检测。
但由于暂态地电压脉冲必须通过设备金属壳体间的间断处由内表面传至外表面方可被检测到，因此该检测技术不适用于金属外壳完全密封的电力设备（如：部分GIS、C-GIS等）。
放电模型模拟试验研究结果表明，暂态暂态地电压检测技术对尖端放电、电晕放电和绝缘子内部放电比较敏感，检测效果较好，而对沿面放电、绝缘子表面放电不敏感（见表6.1），因此，在电力设备绝缘缺陷检测时，暂态暂态地电压检测技术常常与超声波检测技术一起使用。
目前，暂态地电压检测主要以带电检测方式为主，采用手持式仪器对电力设备内部放电进行检测；部分仪器配置两个暂态地电压传感器，可通过时差法对局放源进行定位；对于需要连续监测电力设备内部放电的场合，也可采用固定安装方式，实施在线监测。
开关柜局部放电的地电波检测技术
电力电子• Power Electronics228 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】TEV 传感器 COMSOL 分析软件开关柜是配网中重要的开关设备，因内部装有电缆终端、避雷器、电流互感器等多种一次设备，绝缘事故时有发生，因此确保其安全可靠运行是管理重点。
目前高压开关柜的局放检测手段主要为非侵入式。
但其缺点是缺陷检出率较低，而且频繁发生误判事件。
分析原因是由于变电站中干扰源繁多，而检测设备的抗干扰能力较弱。
因此，开展多种干扰环境下开关柜局部放电带电检测中抗干扰措施的研究具有重要意义。
1 国内外研究现状1.1 国外研究情况英国南安普顿大学及EA Technology 公司和IPEC 公司开展了高压开关柜地电波测试方法的研究，并开发出了PDL1,TEVPlus 及HVPD 等产品，广泛应用于欧洲及我国。
1.2 国内研究情况国内西安交大、武大等高校都开展了开关柜局放的地电波检测技术研究；厦门红相、领步科技等公司开发出了手持式巡检仪器，在国网及南网都有一定的应用。
2 设计方案2.1 总体设计利用有限元分析软件（COMSOL ），建立开关柜仿真模型，研究开关柜缝隙平行和垂直于放电脉冲电流方向对电磁波传播的影响，研究从开关柜缝隙中辐射出的电磁波沿开关柜表面及空间的分布情况。
同时对比研究开关柜内部放电和外部干扰的脉冲特性；基于常见故障类型设计制作典型放电缺陷模型，组建TEV 检测系统。
研究分析不同缺陷下TEV 局放脉冲和外部干扰脉冲的时间频率特性；设计制作具有方向性的电磁传感器。
搭建TEV 抗干扰检测系统，并通过试验评估其抗干扰性能；研制光敏相位识别装置，利用灰度图提取典型缺陷的放电特征，通过支持相量机的识别算法开关柜局部放电的地电波检测技术文/罗建勇 钱翊 倪娜 柳菲进行模识识别，提高系统的抗干扰能力。
对测试数据进行归类、分析、校正、对比分析，评估开关柜的运行状态并进行必要的告警提示。
6-暂态地电压局部放电检测技术介绍----吴笃贵
内容提要
2
输国变家电设网备公运司维电及力故设障备诊状断态分监析测技术交流会
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜局放数据的管理； 五、结束语;
内容提要
3输国变家电设网备公运司维来自及力故设障备诊状断态分监析测技术交流会
一、高压开关柜的故障特征
2005年度国家电网公司高压开关设备运行情况 4% 01%0%%
11%
器、GIS设备那样的在线监测
2%
技术路线，实现全面、实时的
在线监测。 16%
高压开关柜数量众多;
66%
开关柜的设备造价低;
监测设备的成本很高;
12kV(24) 40.5kV 252kV 363kV
72.5kV 500kV
¾局部放电既是征兆，也是造成绝缘 劣化的重要原因。 ¾局部放电检测和监测是实现状态监 测的重要技术手段。
15
输国变家电设网备公运司维电及力故设障备诊状断态分监析测技术交流会
二、高压开关柜局放实用检测技术
局部放电产生的原因
介质内部或表面的电场强度过高
洞穴
内部放电
电晕放电
表面放电
绝缘层
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输国变家电设网备公运司维电及力故设障备诊状断态分监析测技术交流会
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输国变家电设网备公运司维电及力故设障备诊状断态分监析测技术交流会
二、高压开关柜局放实用检测技术
¾开关柜局放的电磁测量法(3)
暂态对地电压传感器类似于RF耦合电容器； 外壳间作绝缘与保护的双层功效； 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。
(完整word版)局部放电检测读数(dB)与放电量(pC)关系分析(word文档良心出品)
局部放电检测读数（dB ）与放电量（pC ）关系分析1、暂态地电压TEV （Transient Earth Voltage ）检测原理由于在固体绝缘材料内部，因制造等因素会存在小空隙。
在使用中，绝缘体一端接地，一端接高压，使得这些小空隙像小电容一样地充电，当充电到一定程度时，他们就放电，同时产生各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、发热、产生分解物碳等，日益增多的碳将导致空隙导通，将增加作用在相邻空隙的电气压力，重复上述过程，最后导致绝缘击穿。
通过放电产生的电磁波脉冲大部分通过周围的金属制品传输出去，同时产生一个暂态电压，这些电压脉冲即为暂态对地电压(TEV)。
经研究这种TEV 信号直接与同一型号、在同一位置测量的设备的绝缘体的绝缘状况成正比。
根据这一原理，来实现对设备的绝缘状况的检测。
利用金属封闭成套开关设备在线运行可靠状况监测设备在我局各变电站对配电盘、开关柜、电缆分支箱等设备进行监测。
中低压电气设备的对地绝缘部分（例如金属铠装开关装置或电缆终端）发生局部放电活动，则导电系统对接地金属壳之间就有少量电容性放电电量。
放电电量很小，通常只有几兆分之一库仑。
放电持续时间一般只有几个纳秒。
因为电量等于电流乘以时间，一次放电1000pC ，持续10纳秒，就产生100mA 的电流。
对于持续时间那么短的放电脉冲，被测设备就不能看作是个整体，而应看作是传输线。
它的电气特性就由其分布电容和电感决定。
当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。
电流大小与这些电磁波产生的电压有关。
电压等于电流与路径阻抗的乘积。
在不考虑损耗的传输线上，阻抗满足下式：C LZ0 （L 和C 是传输线单位长度的自感和电容）Zo 的数值变化很大，单芯10kV 电缆约为10欧，35kV 的金属外壳的母线室则大约70欧。
因此，1000pC 的放电可产生对地1到7伏持续10纳秒的电压。
电压脉冲在金属壳的内表面传播，最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属壳外表传到大地。
开关柜局部放电检测
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。
局部放电检测读数(dB)与放电量(pC)关系分析
局部放电检测读数（dB ）与放电量（pC ）关系分析1、暂态地电压TEV （Transient Earth Voltage ）检测原理由于在固体绝缘材料内部，因制造等因素会存在小空隙。
在使用中，绝缘体一端接地，一端接高压，使得这些小空隙像小电容一样地充电，当充电到一定程度时，他们就放电，同时产生各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、发热、产生分解物碳等，日益增多的碳将导致空隙导通，将增加作用在相邻空隙的电气压力，重复上述过程，最后导致绝缘击穿。
通过放电产生的电磁波脉冲大部分通过周围的金属制品传输出去，同时产生一个暂态电压，这些电压脉冲即为暂态对地电压(TEV)。
经研究这种TEV 信号直接与同一型号、在同一位置测量的设备的绝缘体的绝缘状况成正比。
根据这一原理，来实现对设备的绝缘状况的检测。
利用金属封闭成套开关设备在线运行可靠状况监测设备在我局各变电站对配电盘、开关柜、电缆分支箱等设备进行监测。
中低压电气设备的对地绝缘部分（例如金属铠装开关装置或电缆终端）发生局部放电活动，则导电系统对接地金属壳之间就有少量电容性放电电量。
放电电量很小，通常只有几兆分之一库仑。
放电持续时间一般只有几个纳秒。
因为电量等于电流乘以时间，一次放电1000pC ，持续10纳秒，就产生100mA 的电流。
对于持续时间那么短的放电脉冲，被测设备就不能看作是个整体，而应看作是传输线。
它的电气特性就由其分布电容和电感决定。
当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。
电流大小与这些电磁波产生的电压有关。
电压等于电流与路径阻抗的乘积。
在不考虑损耗的传输线上，阻抗满足下式：C LZ0 （L 和C 是传输线单位长度的自感和电容）Zo 的数值变化很大，单芯10kV 电缆约为10欧，35kV 的金属外壳的母线室则大约70欧。
因此，1000pC 的放电可产生对地1到7伏持续10纳秒的电压。
电压脉冲在金属壳的内表面传播，最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属壳外表传到大地。
暂态地电压局部放电检测细则
暂态地电压局部放电检测细则1 检测条件环境要求a)环境温度宜在-10～40ºC。
b)环境相对湿度不高于80%。
c)禁止在雷电天气进行检测。
d)室内检测应尽量避免气体放电灯、排风系统电机、手机、相机闪光灯等干扰源对检测的影响。
e)通过暂态地电压局部放电检测仪器检测到的背景噪声幅值较小，不会掩盖可能存在的局部放电信号，不会对检测造成干扰，若测得背景噪声较大，可通过改变检测频段降低测得的背景噪声值。
待测设备要求a)开关柜处于带电状态。
b)开关柜投入运行超过30分钟。
c)开关柜金属外壳清洁并可靠接地。
d)开关柜上无其他外部作业。
e)退出电容器、电抗器开关柜的自动电压控制系统（A VC）。
人员要求进行开关柜暂态地电压局部放电带电检测的人员应具备如下条件：a)接受过暂态地电压局部放电带电检测培训，熟悉暂态地电压局部放电检测技术的基本原理、诊断分析方法，了解暂态地电压局部放电检测仪器的工作原理、技术参数和性能，掌握暂态地电压局部放电检测仪器的操作方法，具备现场检测能力。
b)了解被测开关柜的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。
c)具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的相关安全管理规定。
d)检测当日身体状况和精神状况良好。
安全要求a)应严格执行《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求，填写变电站第二种工作票，检修人员填写变电站第二种工作票，运维人员使用维护作业卡。
b)暂态地电压局部放电带电检测工作不得少于两人。
工作负责人应由有检测经验的人员担任，开始检测前，工作负责人应向全体工作人员详细布置检测工作的各安全注意事项，应有专人监护，监护人在检测期间应始终履行监护职责，不得擅离岗位或兼职其它工作。
c)雷雨天气禁止进行检测工作。
d)检测时检测人员和检测仪器应与设备带电部位保持足够的安全距离。
e)检测人员应避开设备泄压通道。
f)在进行检测时，要防止误碰误动设备。
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28% 39%
3% 4% 0% 26%
开断与关合故障，多种原因； 载流故障，主要是接触不良、插件
拒动 载流故障
误动
绝缘故障
开断与关合故障 其他故障
偏心；
绝缘与载流故障约占30％~40%！
外力或其它故障，如加工工艺不良
等；
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。
14
一、高压开关柜的故障特征
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放检测实用技术
电磁测量法； 声音测量法； 气体测量法； 光测量法； 温度测量法； 脉冲电流法；
23
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(1)
局部放电发生时，电子快速由带电体向接地的非带电 体迁移，如柜体； 放电点产生高频电流波，并向两个方向传播； 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； 电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压 (Transient Earth Voltage)。
标是在海量数据中发现“异常者”，总结出指导检修的普遍性规律；
信息
知识
检测技术
诊断技术
39
三、高压开关柜局放数据的分析
➢ 对高压开关柜局放数据进行分析，需要遵循下列基
本原则： 基于任何检测技术的数据都是有用的； 基于任何检测技术的数据都有其局限性； 规律隐藏在长期、连续的测试数据当中； 实施状态检修，既需要充分利用现有的规律，更需 要对现有规律的持续完善和补充；
能够精确定位，但分辨率不高， 定位精度受内部反射、折射
主要是设备精度限制；
等现象的影响，但对设备精度
传播过程衰减较小；
要求较低；
传播过程衰减大；
30
二、高压开关柜局放实用检测技术
声－电联合测试是开关柜局部放电检测的最佳选择！
2009年4月，北京供电局现场对比试验； 2009年5月，福建电科院试验室物理模型测试；
25
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(3)
暂态对地电压传感器类似于RF耦合电容器； 外壳兼作绝缘与保护的双层功效； 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。
带电体
开关柜金属盘
传感器绝缘层 传感器主体 引出线
26
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(1)
局部放电前，放电点周围的电场应力、介质 应力、粒子力处于相对平衡状态。 局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程， 导致放电点周围的电场应力、机械应力与粒子 力失去平衡状态而产生振荡变化过程； 机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点 周围介质的振动现象，从而产生声波信号；
2005年度国家电网公司高压开关设备运行情况 4% 01%0%%
11%
器、GIS设备那样的在线监测
2%
技术路线，实现全面、实时的
在线监测。
16%
高压开关柜数量众多;
66%
开关柜的设备造价低;
监测设备的成本很高;
12kV(24) 40.5kV 252kV 363kV
72.5kV 500kV
126kV 800kV
35
三、高压开关柜局放数据的分析
➢ TEV测试原理：
i C du dt
v Ri RC du dt
➢ C表示传感器参数，决定了传 感器单元检测的灵敏度；
EA：
5pF；
IPEC： 150pF；
RedPhase：20pF
➢ R为检测设备的检测阻抗，一 般设定为50欧姆；
➢ 不同设备信号处理电路的适用 频率范围也会造成测试结果的差 异；
内容提要
33
三、高压开关柜局放数据的分析
34
三、高压开关柜局放数据的分析
传感器参数对测试结果的影响？ 信号处理电路设计参数对测试结果的影响如何？ 信号分析技术对测试结果的影响？ 不同年代设备制造水平对放电程度的影响？ 不同电压等级设备放电水平的差异？ 环境因素的影响：郊区和市区变电站能够采用同样的标准吗？ 不同制造商的设备制造水平一样吗？ 不同电力公司开关设备的配备情况统一吗？
8
一、高压开关柜的故障特征
3、开关柜属于多种电气设备的组合体,种类繁多,结构复杂。
不同电器元件放电特性的差异,如电缆终端、母排、CT、避雷器、绝缘子等; 不同结构导致的传输特性差异，GCD、GCK、KYN、GXN、HGXN等; 紧凑型设计不可能固定安装大型监测装置;
9
一、高压开关柜的故障特征
➢北京奥运保供电； ➢ 上海世博保供电； ➢辽宁全运会保供电；
11
一、高压开关柜的故障特征
6、非计划停电导致生产过程中断也会产生惊人的经济损失。 一次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50,000美元； 某玻璃制品厂因短时间电压中断，造成损失约200,000美元； 某计算机中心因供电中断引起约600,000美元的损失 ；
17
内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜状态检修的管理问题； 五、结束语;
18
二、高压开关柜局放实用检测技术 ➢ 局部放电既是设备故障的征兆， 也是造成绝缘劣化的重要原因。 ➢ 局部放电检测和监测是实现状态 监测的重要技术手段。
36
三、高压开关柜局放数据的分析
来自不同测量仪器的检 测结果，能够采用统一 的标准来衡量开关设备 是否异常吗？
37
三、高压开关柜局放数据的分析
简单的阈值判断是远远不 够的，必须寻找更为有效 的分析方法！！！
38
三、高压开关柜局放数据的分析
➢ 局部放电数据分析技术不是简单地回答“Yes”与“No” ，其目
27
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(2)
放电强度的大小决定了电场应力、机械应 力和粒子力的振荡幅度，直接决定了振动的 程度和声波的相度； 对于同种程度的放电，振动幅度与介质的 弹性系数有关，固体与液体振动小，气体振 动大； 振动和声波的传播过程是有损耗的，传播 途径的差异导致超声波强度与放电强度之间 复杂的比例关系；
4、开引发火灾事故;
10
一、高压开关柜的故障特征
5、电力企业肩负的社会责任要求其必须重点预防非计划停电事故 的发生：
设备损失：可能仅有数十万元； 生产企业的损失如何评价？电力企业如何适应经济转型？ 伴随着中国国际化水平的提高，电力企业如何脚色转型？
28
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的声音测量法(3)
电缆终端、接头等部件的内部放电导致的 振动幅度较小，难以采用超声波方法测量； 绝缘子、母排导致的表面放电导致的振动 幅值较大，方便使用超声波方法进行测量； 超声波传感器的类型对检测结果也有一定 的影响，压电式与开放式各有优势；
29
3
高压开关柜的组成
主要包括柜体和断路器两大部分 柜体一般由壳体、电器元件、各种机构、二次端子、 连线组成。 其中电器元件中一次设备主要包括CT、PT、接地开关、 避雷器、隔离开关、高压断路器、高压接触器、高压熔 断器、变压器、高压带电显示器、穿墙套管、触头盒、 绝缘子、绝缘护套、主母线、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。 4
第一篇、基础理论 第二篇、技术释疑
第三篇、案例解析
1
内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析技术; 四、高压开关柜状态检修的管理问题； 五、结束语;
2
内容提要
一、高压开关柜的故障特征; 二、高压开关柜局放实用检测技术; 三、高压开关柜局放数据的分析; 四、高压开关柜状态检修的管理问题； 五、结束语;
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二、高压开关柜局放实用检测技术
➢开关柜局放的电磁测量法(2)
暂态对地电压可用TEV传感器进行测量； 其幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关； 衰减量主要取决于放电点位置、设备的内部结 构以及开口大小有关，如垫圈的厚度。 利用装设在金属柜体外表面上的两个TEV传感 器所测量的信号到达时差，可以实现粗略的局部 放电定位。
绝缘与载流故障比率约在30％～50％之间！ 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！
15
一、高压开关柜的故障特征
8、英国中低压真空开关故障统计结果。
6% 1% 8% 11%
6% 3% 9%
26%
Maloperation Mechanical Discharge 30% VT CT Cable Box Vacuum Lightning Water
19
二、高压开关柜局放实用检测技术 局部放电产生的原因
介质内部或表面的电场强度过高
洞穴
内部放电
电晕放电
表面放电
绝缘层
20
二、高压开关柜局放实用检测技术
➢导致设备局部放电的因素
运行状态的影响
运行过电压：轻载、电缆或电容器投切； 雷电波冲击； 谐波畸变；
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； 绝缘强度设计裕量不足；
12
一、高压开关柜的故障特征
开关柜究竟有哪些类 型的故障？
开关柜的主要故障 形式又是什么？
13
一、高压开关柜的故障特征
开关柜的故障类型及统计结果。
2004-2005年度中高压开关设备故障统计