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2024-09-22 发布于湖北
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特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的应用

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摘要：10kV及35kV高压开关柜广泛应用于配电网系统，其安全运行对配电网的供电安全非常重要。高压开关柜在运行中经常因受潮、绝缘距离不够、绝缘材料劣化等原因造成局部放电甚至燃烧爆炸。运行中的高压开关柜在发生故障前，往往会发生局部放电现象。局部放电产生的声、光、电等信号可以通过带电检测来进行监督，开关柜现场带电检测常用方法有暂态地电压法、超声波法、特高频法。基于此，本文对特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的应用进行研究，以供参考。

关键词：高压开关柜；局部放电；特高频检测；定位技术

引言

在现代化的市场环境下，电力产业正在面临着生产转型的重要挑战，如何生产安全而又高效的高压开关柜已经成为热门话题之一。目前，高压开关柜存在着装置失灵、设备老化、放电漏电等常见故障，这给高压开关柜的长期应用带来了隐患，因此，本文重点分析了如何针对不同情况进行维修。

1特高频法

特高频(UltraHighFrequency，UHF)法是现今局部放电检测的一种常用方法，特高频是指频率由300MHz到3GHz的电磁波，此方法通过特高频传感器接收局部放电过程中所辐射的特高频电磁波信号来进行局部放电检测。实验表明,不同缺陷类型的局部放电UHF信号具有不同的特征，因此可以通过对检测到的UHF信号进行特征分析进而判断出引发局部放电的缺陷类型。

2特高频时差定位原理

时差法特高频定位利用放电产生的同一个特高频电磁波传播到不同距离传感器所用时间不同，根据电磁波到达传感器的时差可以计算出放电点距离传感器的距离，改变传感器的方位，可以得到放电点的具体位置。在二维情况下，假设在设备内部存在一处局部放电源，传感器1和传感器2分别布置在放电源附近接收放电信号，放电源在t0时刻发出特高频电磁波信号，传递到传感器1和传感器2时所用时间分别为t1和t2，t1与t2的时差为Δt，Δt可以在示波器或者其他时差定位设备上读出。

3高压开关柜的故障

可分为：拒动故障、误动故障、绝缘故障、载流故障、开断与关合故障和外力或其他故障等。从故障对电网的影响程度看，绝缘和载流故障对电网的影响程度最为严重，占到高压开关柜所有故障的40%以上。并且绝缘和载流故障一旦发生，故障处理起来困难，处理时间长，最终会长时间影响对用户的供电。

4特高频检测法优点

检测灵敏度高。局部放电产生的特高频电磁波信号在GIS中传播时衰减较小；抗干扰能力强。特高频法的检测频段通常为300MHz～3GHz，有效的避开了现场电晕等干扰，因此具有较强的抗干扰能力；可实现局部放电定位。可根据特高频电磁波信号到达其附近两侧特高频传感器的时间差，计算出局部放电源的具体位置，实现绝缘缺陷定位；有利于缺陷类型识别。不同类型绝缘缺陷的局部放电所产生的特高频信号具有不同的频谱特征，可利用特高频信号频域分布特征进行局部放电类型识别，实现绝缘缺陷类型诊断。300MHz～3GHz，有效的避开了现场电晕等干扰，因此具有较强的抗干扰能力；可实现局部放电定位。可根据特高频电磁波信号到达其附近两侧特高频传感器的时间差，计算出局部放电源的具体位置，实现绝缘缺陷定位；有利于缺陷类型识别。不同类型绝缘缺陷的局部放电所产生的特高频信号具有不同的频谱特征，可利用特高频信号频域分布特征进行局部放电类型识别，实现绝缘缺陷类型诊断。

5特高频定位技术在高压开关柜故障诊断中的应用

5.1特高频局部放电检测法

设备中局部放电时产生的电流脉冲具有纳秒级甚至皮秒级的上升前沿和极短的持续时间，能够激发频率高达数百兆赫兹及以上的电磁波。电磁波在设备内传播，经由观察窗、柜体缝隙等部位向外辐射。特高频局部放电检测是应用内置或外置特高频传感器，通过耦合设备中局部放电产生的特高频电磁波信号，实现高压开关柜局部放电检测。实际巡视检测时使用的是便携式局部放电检测仪，该仪器具有超声波局部放电、暂态地电压局部放电和特高频局部放电检测等功能，能对局部放电产生的异常信号进行快速诊断。局部放电源精确定位系统主要包含特高频局部放电传感器、示波器、信号调理器等设备。

5.2开关柜局部放电诊断

采用高速示波器记录1号主变10kV进线开关柜局部放电诊断时域图谱如图1所示，由图1可知，特高频信号每周期几根，信号较为稀少，幅值有大有小，峰峰值约340mV，判断为类绝缘放电。文中采用特高频时差法对该局放信号进行定位，定位传感器布置示意图如图2所示。分别将传感器放在开关柜左右进行定位，黄色传感器置于开关柜左侧，红色传感器置于右侧，时域波形图如图3所示，时差约为0.5ns，经计算放电信号位于2个传感器中间偏右侧7cm处。分别将传感器放在开关柜前后进行定位，红色传感器置于开关柜前面板，黄色传