局部放电的检测和评价已经成为绝缘状况监测的重要手段，尤其是带电局部放电检测可以直接反映出电气设备内部的绝缘状况，并能够及时和有效地发现其绝缘缺陷，可以减少不必要的设备停电造成的负荷损失和停电操作带来的安全风险。本文介绍了利用手持式局放仪对火力发电厂厂用10kV开关柜进行超声波局放和暂态地电压的测试的原理和方法，针对设备局部放电缺陷实际案例进行分析研究，总结局放带电检测技术在发电厂10kV高压开关柜中的实际应用过程中的经验和方法。旨在为局放带电检测技术在高压开关柜的实际应用提供参考。
引言
火力发电厂厂用电（6kV、10kV）高压开关在厂用电系统中有非常重要的作用，任何一台开关故障会引起大面积的停电，甚至导致机组非停。电力设备在长期高温、高电压、振动、潮湿等的作用下，在其中就容易出现电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障；或者设备内部由于制造或安装中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，从而引起局部放电的发生。近年来，许多突发事故多是由局部放电所致。实践表明，局部放电是导致设备绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因。高压开关柜设备内部的缺陷包括绝缘老化、导电回路的联接不良、及表面脏污等因素，形成局部放电，严重威胁设备安全运行。利用手持式局放测试仪对高压开关柜进行带电监测，改变了传统的停电进行预防性试验作为监测高压开关柜设备唯一手段，具备监测时间合理，可以在不停电的情况下掌握其运行状况，提高供电可靠性，做到预防性维护节约了成本。
局部放电
在电气设备的绝缘系统中， 各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。这种放电不会第一时间形成贯穿性的通道,但是长久的局部放电,会造成绝缘的劣化,损伤慢慢扩大,在严重的情况下,还会使得整个绝缘击穿或者是沿面闪络。局部放电过程当中会产生:光、热、气味、电磁波、声波。
电晕放电 通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，比如高压输电线路或者高压变压器等，这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中，因此发生电晕放电的机率相对较大。
沿面放电 沿气体和固体绝缘或气体和液体绝缘表面发生的气体放电现象叫沿面放电。电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，而且介质沿面击穿电压相对较低，沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。
内部放电 固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题，导致绝缘介质内部出现内部缺陷，比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用，内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。
悬浮电位放电 这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电，针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时，通常其附近的场强会比较集中，而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。
带电检测
非接触式超声波：对于开关柜设备，是采用非接触式超声波来检测信号。由于金属柜体会屏蔽超声波信号，所以超声传感器只能在开关柜门缝处收集超声波信号。
暂态地电压（TEV）：开关柜设备内部出现局放，在放电点产生高频电流波，并向两个方向传播；受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜体内表面传播，而不会直接穿透；在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外表面，并以电磁波形式进入自由空间；电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压(Transient Earth Voltage)。
典型放电特征图谱
尖端放电：当尖端处于高电位时，由于在电压负极性时容易发射电子，当正弦交流电电压处于负半周时，随着电压增大到峰值点（270°），尖端附近的电场升高到气体的击穿场强，于是就出现了尖端放电。这样，尖端的放电脉冲就主要集中在外加电压270°（负半周的90°）相位的附近。同理。当尖端处于低电位时，放电脉冲主要集中在90°附近。随着电压的增大，所对称相位也会出现放电脉冲。典型特征：主要集中在90°或270°附近，幅值基本接近，波形较密集；对称相位出现放电时，幅值较大，波形宽松。
直线窗
三维窗/PRPS
气隙放电：绝缘材料的内部气泡，可以比作一个个电容，在外部电压的作用下，当气泡两端的场强达到它的击穿场强的时候，就会产生放电，而随着电压的升高，每次放电的大小，即脉冲的高度并不相等，而且放电多是出现在电压绝对值的上升部分的相位上，只有在放电很剧烈时，才会扩展到电压绝对值下降部分的相位上。典型特征：主要集中在一、三象限，即0-90°、180-270°，两侧波形基本对称，幅值大小不一。
直线窗 三维窗/PRPS
颗粒放电：设备内部存在金属微粒、碎屑等情况的时候，当电场的库仑力超过重力，颗粒就会上下跳动，每次颗粒撞击壳体或是相互碰撞就会产生一个瞬态脉冲信号，它在壳体内来回传播。由于颗粒碰撞的随机性，所以检测到的信号也是无规律的。典型特征：分散在四个象限，无规律的波形特征，幅值有大有小。
直线窗
三维窗/PRPS
悬浮放电：高压电力设备中某一金属部件，由于结构上的原因运输过程和运行中造成断裂，失去接地，处于高压与低压电间，按其阻抗形成分压。主要表现在，随着电压的升高，两个电极之间电压达到一定程度之后就会出现放电。典型特征：正负两边波形等幅值，等间隔，两边脉冲成对出现，有时会在其基线往复移动。
直线窗
三维窗/PRPS
现场检测
暂态地电压检测TEV TEV传感器直接通过高频线连接到主机TEV通道，开关柜检测一般在配电室防火门处或附近与运行设备无关连接处贴上TEV传感器，记为背景信号。对于常规开关柜，测点按照前面、后面、侧面进行选择布点，前面选2点，后面和侧面选3点。检测部位示意图（供参考）如图所示：
电厂配电室内里面开关柜都是连成一排的，所以如果有局放异常信号，根据TEV的原理特性，用横向对比法和纵向对比法来判断异常。纵向对比法：是对同一开关柜不同时间的暂态地电压测试结果进行分析，从而比较分析得出开关柜的运行状况。横向对比法：是对同一个开关室内同类开关柜的暂态地电压测试结果进行比较。如存在异常信号，应在该开关柜进行多次、多点检测，且在该柜体金属表面至少选取三个点进行比较，查找信号最大点的位置。最后判断则需同时超声波以及TEV综合判断。
超声波检测：传感器输入:通过外置放大器直接接入系统主机的超声波通道，先测试开关室背景值，火电厂厂房内噪声很大比变电站大的多，所以这一步很重要。再用非接触式探头进行测试，每台开关记录测量最大值并保存图谱。然后结合TEV测试数据用横向对比法和纵向对比法来判断异常。发现有异常时应在该开关柜进行多次、多点检测，查找信号最大点的位置，依据数值大小判断局放发生部位。判断依据：主要根据国家电网公司《电力设备带电检测技术规范》和厂家说明书以及现场测试经验进行分析。
案例分析
2018年6月5日，在对10KVⅠ段开关柜进行例行试验，现场对主变低压侧901PT开关柜进行局部放电检测时，发现该开关柜超声波检测数据异常达到40.5 dB远超出其它开关16-17dB。暂态地电位检测正常。进一步查找确定故障部位在开关柜后下部高压电缆室内。根据规范要求：超声波数值≤8dB为正常，8-15dB为异常，大于15dB为缺陷（与背景相对值）。需要立即停电处理缺陷。图谱如下：
经停电检查故障为：此处电缆多（10条电缆并联）封堵不严，造成内部结露。电缆绝缘外护套损伤，局部放电痕迹明显，且电缆线鼻子由于潮湿生锈变绿，重新热缩并处理铜锈后，送电后测试图谱正常。如下图所示：
缺陷处理中
处理后图谱
结束语
发电厂厂用高压开关柜局部放电带电检测技术的广泛应用，不仅可以尽早的发现开关柜内部的绝缘缺陷，还可以掌握设备的运行状态，为设备状态检修提供数据的支持有效防止停电事故的发生，确保电厂的安全稳定运行，局放带电检测技术再辅以红外成像技术在电力设备的状态检修中发挥着越来越大的作用，进一步降低检修成本。
局放带电检测技术的应用需要有现场经验与试验原理为基础，检测位置的选择及放电源的位置，对超声波在传输过程中的衰减有所不同，而且发电厂不同于变电站由于辅机设备的噪声影响很大，需要足够的现场经验和进一步加大开关柜局部放电检测的设备量，通过大量的数据积累和分析，整理出每台开关的检测档案，通过大量的试验数据模拟出设备缺陷的对照图谱，通过横向、纵向几个方面的比较，才能提高开关柜局部放电带电检测的实际应用水平。