局部放電會以下述的方式釋放能量:電磁能量(無線電波、光、熱)、聲能(聲波、超聲波)、氣體(臭氧、氮氧化物)。非侵入式局部放電檢測*的技術就是基于檢測電磁頻譜中的無線電頻率部分以及超聲波發(fā)射信號。
近年來,國內(nèi)外很多研究學者都致力于開關柜局部放電的檢測技術的研究與比較,相繼提出了電脈沖檢測法、超高頻檢測法、電磁波檢測法、光檢測法及超聲波檢測法等。開關柜屬于封閉式設備,為了實現(xiàn)在線檢測且不影響開關柜的運行狀態(tài),國內(nèi)外的電力運行單位都傾向于采用非侵入式檢測。在眾多非侵入式檢測方法中,目前以超聲波檢測法及暫態(tài)地電波檢測法zui為前沿。
局部放電的超聲波檢測法是基于局部放電現(xiàn)象發(fā)生時產(chǎn)生的機械信號的原理提出來的,超聲波信號檢測具有較好的抗電磁干擾能力,易于實現(xiàn)在線檢測和空間定位。同時,超聲波檢測方法也有分類識別局部放電的潛力,便于更進一步的實現(xiàn)絕緣狀態(tài)的細致評估。因此,在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。研究發(fā)現(xiàn),在一定的局部放電條件下,超聲波信號幅值與局部放電量大小成正比,即在一定的范圍內(nèi),超聲波信號幅值與局部放電量成正比。這樣就可以根據(jù)超聲波信號的幅值來判斷放電量的大小。局部放電量大小是表征電力設備絕緣劣化程度的重要參數(shù),因此,對開關柜局部放電產(chǎn)生的超聲波信號進行準確的檢測及分析,是判斷開關柜絕緣狀態(tài)行之有效的方法。
局部放電活動中的聲波輻射出現(xiàn)在整個聲譜范圍中。采用人的聽覺對局部放電發(fā)出聲音進行判別是可能的,但是要取決于各人的聽覺能力。使用儀器來檢測聲譜中的超聲波信號,儀器比人耳更靈敏,不需要特殊的操作人員,且工作在聲頻以上的頻率,又具有很強的方向性。其中zui靈敏的檢測方法是使用中心頻率為40kHz的超聲波探頭。如果在聲源和傳感器之間存在空氣路徑,則該方法可以非常成功地檢測局部放電活動。目前國內(nèi)外的超聲波檢測設備都有很高的靈敏度,可以檢測到局部放電初期的微弱信號。但是,這類超聲波檢測設備同時存在如超聲波信號易受環(huán)境中高頻干擾影響,被測設備必須有可以進行檢測的開口和縫隙,超聲波有很強的方向性,傳感器必須指向局放源,超聲測量只能檢測表面放電,超聲測量讀數(shù)不易解讀判別等局限。
暫態(tài)地電波檢測法是一種新的檢測技術方法。當局部放電活動出現(xiàn)在高壓開關柜絕緣層中時,它會產(chǎn)生無線電頻率范圍內(nèi)的電磁波,它可以通過金屬外殼上的開孔,從開關柜內(nèi)泄漏到外表面。這些開孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周圍的間隙。當電磁波傳播到開關柜外面時,它會在接地的金屬外殼上產(chǎn)生瞬態(tài)地電壓,亦稱暫態(tài)地電波( TEV)。暫態(tài)地電波幅度在幾毫伏至幾伏的范圍內(nèi),存在時間較短,且為納秒級的上升時間。開關柜運行時,將探頭依附柜體表面進行測量即可。這種檢測方法己經(jīng)在國內(nèi)外部分電力公司得到了運用。
暫態(tài)地電波在線檢測具有以下的優(yōu)點:
1)可以在開關柜運行的狀態(tài)下進行,無論在線或離線監(jiān)測都無需停運。開關柜在正常工作狀態(tài)的情況下即可進行監(jiān)測,提高了使用率和保障了供電可靠性。
2)可以及早發(fā)現(xiàn)開關柜絕緣缺陷。一般而言,發(fā)生故障前早期存在局部放電現(xiàn)象的可能性很大,如固體絕緣件的缺陷、絕緣氣體中的懸浮顆粒等。及早發(fā)現(xiàn)局放現(xiàn)象并進行維護處理,可避免大規(guī)模停機故障發(fā)生。
3)為采取針對性的檢修策略提供有效的故障定位和內(nèi)部放電診斷分析。
4)具有一定的抗干擾能力,能夠提供較好的試驗數(shù)據(jù)。