TEV和UHF在10kV开关柜带电检测中的应用

TEV和UHF在10kV开关柜带电检测中的应用

摘要：10kV开关柜是变电站中的重要组成部分，它在运行过程中可能会出现放

电及带电问题，该问题会直接影响10kV开关柜运行的安全性与可靠性。因此，

基于10kV开关柜在变电站中的重要性，相关工作人员应对10kV开关柜运行引起

足够的重视，并对其进行带电检测。本文探讨了TEV和UHF在10 kV开关柜带电

检测中的应用。

关键词：TEV；UHF；10kV开关柜；带电检测

随着电网系统容量和用户负荷的不断增加，变电站的地位越来越重要，因此，一旦变电站发生事故会造成不可挽回的经济损失。开关柜在变电站中广泛应用，

其安全运行影响到整个变电站的供电可靠性。同时，开关柜是电力系统重要的电

气设备，其内部绝缘部分的缺陷或劣化，会导致开关柜内部绝缘破坏，内部电气

设备的局部放电，从而对开关柜的安全运行造成重大的威胁。

一、TEV法和UHF法概述

1、TEV检测技术。当开关设备发生局部放电现象时，带电粒子会快速地由带

电体向接地的非带电体快速迁移，如设备的柜体，并在非带电体上产生高频电流

行波（3～100 MHz），且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响，电流

行波往往仅集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体。但当电流行波

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。

2、UHF检测技术。由于电力设备的绝缘体绝缘强度很高，具有很高的击穿场强，因此，当电力设备的绝缘体发生局部放电时，其击穿过程十分迅速，上升时

间会产生小于1 ns的脉冲电流，同时能激发出电磁波，且该电磁波的频率为GHz

数量级，这就是特高频（uHF）电磁波。局部放电产生的特高频电磁波的频率大

概在300MHz到3GHz之间。特高频检测法的基本原理是通过使用特高频传感器

来对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号进行检测，由于现场的电晕

干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位及缺陷类

型识别等功能。

二、应用实例

1、TEV法带电测试初判局放。某供电局试验研究所采用TEV法对某变电站

10 kV高压开关柜进行了局部放电带电测试，当测到10 kV 3号高压室的开关柜时，发现存在较强的疑似异常局放信号。其中3号高压室内共有23面柜，呈两排布置，前门靠近532BCT开关柜，后门靠近F53开关柜。从开关柜测试结果可知，

开关柜的信号幅值大于背景值，说明这种信号来自于开关柜内，并且3号高压室

左排开关柜的信号幅值普遍高于右排开关柜，两排开关柜的信号幅值有着基本相

同的变化趋势。从3号高压室左排10 kV开关柜测试结果可知，532BCT柜的幅值

明显高于其它柜，而且呈单边衰减，所以初步判断这种信号是来自于532BCT柜

内部。鉴于首次碰到如此较强的局放信号，供电局试验研究所决定采用超高频法

和TEV在线监测法来进一步确认。

2、UHF法判断局放源。局部放电特高频检测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，并在电力设备的检测中得到了应用。特高

频检测技术具有检测信号频率高、外界干扰信号少等特点，因而检测系统受外界

干扰影响小，可提高电气设备局部放电检测的有效性，因此供电局试验研究所创

新性地将此项技术用于开关柜带电局部放电检测中。而对某变电站进行局部放电

带电测试的示波器显示波形见图1。

图1 特高频局放信号在示波嚣上丑示的田形

图1中A代表l探头，其位置在532BCT开关柜的正面观察窗；B代表探头2，位置在532BCT开关柜的背面观察窗。由图1可知，A探头测到的信号幅值明显

高于B探头，说明放电源很有可能是开关柜靠正面的位置；而且放电比较稳定，

正负半周的放电几乎同时产生，图谱形状也比较相似。放电相位在90°和180°峰

值附近，是典型的表面放电图谱（符合DL 417-91《电力设备局部放电现场测量导则》中给出的典型放电响应波形），而且两探头的放电脉冲在相位上高度一致，

基本上可肯定是同一放电源。为了进一步确认某变电站10 kV 532BCT柜的局放信号，供电局试验研究所采用TEV在线监测法对该站10 kV 532BCT柜进行在线监测。

3、在线监测TEV法局放初步定位。供电局试验研究所采用TEV在线监测仪对该站10 kV 532BCT柜进行在线TEV局放测试，测试时间为一周。探头平面布置图

见图2，其中1、2、11、12这4个探头是天线，主要屏蔽周围的电磁骚扰；3～

10这8个探头用作测量开关柜，由于重点监测532BCT柜，所以在这面柜放置了

3个探头，其中7探头单独放置于532BCT柜的背面，5、6探头分别放置于

532BCT柜正面的上部和中部。其检测结果截图见图7。

图2 TEV在线监测仪探头平面布置图

根据国内外的经验数据，存在局部放电的判据有如下3条：①探头测得的短

期局部放电剧烈程度值＞0；②每测量循环周期内的脉冲数量＞0.05；③局部放

电源位于开关装置内部。

根据国内外的经验数据，局部放电源个数的判定方法如下：①1个局放源判

断方法：a.测得的脉冲总数量=某面开关柜上探头测得的脉冲数量；b.测得的脉冲

总数量<<邻近探头所接收到的脉冲总数量。②2个以上局放源判断方法：测得的

脉冲总数量=探头分散测量所测得的脉冲总数量。

在线监测的结果表明，这面柜的3个探头脉冲数的总和与测得的脉冲总数量

大致相等，且邻近探头的脉冲数都远小于这3个探头，由此可确认只有532BCT

柜存在局放源；而且6探头处完全符合上述判据中的3个条件，其获得的脉冲数

最多，其占到89％，短期局部放电剧烈程度值、长期局部放电剧烈程度值、平均

幅值等指标在8个探头中最大，所以放电源位于6号探头附近。另外，从短期局

部放电剧烈程度可知，通道6的值比通道2高出许多。综上所述，532BCT开关柜可确定存在局放源，而且放电源是在532BCT柜正面的中部，所以供电局试验研

究所马上申请停电检查。

三、局放位置的确定及处理

某供电局试验研究所对该变电站10 kV 532BCT柜进行了停电开柜门检查，在

检查过程中看到柜内各设备的表面并没有明显的放电痕迹．但发现该柜的A相隔

离开关静触头处的铜片有松动。因此，现场技术人员尝试加上运行相电压6 kV，

发现在隔离开关A相动静触头连接处产生放电火花，而且该隔离开关比较靠近

532BCT柜的正面，所以怀疑该处是产生局放的源头处。另外，在现场也对该柜的其他设备进行了加压局放试验，并没有发现异常局放信号，所以最终确定该柜只

存在一个局放源，而且局放源位于隔离开关A相静触头处，于是供电局试验研究

所立即上报检修班组同事进行处理。

此外，再对处理后的532BCT柜进行加压局放检测，发现原来存在的局放信号