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。进行检测时，对开关柜前面板的前中、前下面板及后面板的后上、后中、后下面板共五个测试点进行检测，将暂态地电压传感器与开关柜的面板垂直紧贴并保持相对静止，待读数稳定后记录测试结果，若检测发现异常，再采用定位检测（如超声波局放、特高频局放）进一步排查[2]。检测时，尽量避开排风系统电机、气体放电灯等干扰源造成的影响，以免检测结果存在偏差。

高压室内背景噪声值不同时，暂态地电压检测的结果分析方法略有不同：当高压室内背景噪声值小于20dBmV时，其判断依据如表1所示；当高压室内背景噪声值大于20dBmV时，其判断依据如表2所示。此外，开关柜暂态地电压检测结果还可采用纵向分析法和横向分析法来进行判断。纵向分析法，即开关柜检测结果与其历史检测数据相比较，若差值大于

20dBmV，需查明原因；横向分析法，即开关柜检测结果与邻近开关柜检测结果相比较，若差值大于20dBmV，需查明原因。

3.实际案例

检测人员采用手持式的暂态地电压检测仪对江西吉安某变电站的10kV高压开关柜进行暂态地电压检测。首先测试背景值，在高压室内放置一块20cm×20cm 的金属板，将传感器垂直紧贴金属面板测得空气背景值为7dBmV；再选择高压室内的金属门，将传感器垂直紧贴金属门板测得金属背景值为8dBmV。

对10kV开关柜进行暂态地电压检测，选择开关柜的前中、前下面板及后上、后中、后下面板五个测试点记录暂态地电压测量值，检测中发现#2站用变905开关柜检测值偏大，最大值高达29dBmV，同时记录与其相邻的开关柜测量值进行横向对比，检测结果如下表3所示。根据暂态地电压的检测数据，通过横向分析可以看出，905开关柜的暂态地电压检测值与其他开关柜检测值相比明显偏大，且其两旁开关柜的检测值呈递减趋势，初步判断905开关柜可能存在局部放电缺陷。从表格可以看出，905开关柜的后柜电缆室检测值最大，高达29dBmV，而背景值为8dBmV。依据国家电网《电网设备带电检测技术》判断标准可知，当开关柜背景噪声值在20dBmV以下时，10kV开关柜的检测值在25~30dBmV之间，则表明905开关柜可能存在局部放电现象，初步判断开关柜电缆室存在局放缺陷。

图1 905开关柜电缆室波形图与相位图谱

通过暂态地电压、超声波检测幅值都比较大，所以必须对该开关柜进行停电检查。检查发现，该电缆室内B相避雷器的高压引线与A相电缆搭在了一起，并且有明显的放电痕迹，如图2所示（图中红色框内）。若未及时处理，绝缘一旦破坏，将可能引起A、B相相间短路故障，引起开关跳闸，严重的可能造成开关爆炸。检修处理完成后，对该开关柜进行了暂态地电和超声波局放检测，检测数值恢复正常。 4.结论

绝缘故障是开关柜的主要故障之一，暂态地电压检测能对运行中的开关柜进行测试，无需停电，及时、有效发现开关柜内部的绝缘隐患、缺陷，将事故扼杀于萌芽，提高电力设备的监测水平和健康度，确保设备的安全运行，提高电网运行的可靠性与稳定性。

图2 B相避雷器高压引线与A相电缆搭接 参考文献

[1]张冬鹏，丁圣来，开关柜局部放电带电检测技术的有效应用分析，《电子技术与软件工程》，2015,000（8）：155

[2]刘辉，刘强，刘行行，周中锋，暂态地电压测试技术在开关柜带电检测中的应用，《机电信息》，2018，No.546(12)：104-105

[3]陈庆祺，张伟平，刘勤锋，等.开关柜局部放电暂态对地电压的分布特性研究，《高压电器》，2012（10）:108-113