暂态地电压局部放电检测技术

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。

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
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。

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。

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。