开关柜(又称成套开关或成套配电装置)是以断路器为关键部件的电气设备。生产开关柜的厂家根据一次接线的要求,将有关的高低压电器(包括控制电器、保护电器、测量电器)以及母线、载流导体绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内,并将该金属柜称为开关柜。开关柜是电力系统中接受和分配电能的装置,包括以下部件:发电、输电、配电和电能转换的高压开关、控制装置、测量装置、保护装置、电气联结(母线)、外壳、支持件等。
开关柜在长时间运行的情况下或者高温超载运行的条件下,会出现不同程度地局部放电现象。长期的局部放电可能加剧绝缘老化,导致绝缘击穿,影响开关柜的正常运行,严重时会导致开关柜爆炸,造成用户停电,影响配网供电可靠性,甚至造成严重事故。此外,随着电网规模的扩大,开关柜的装用数量在不断升高,故障发生次数也呈现增长趋势。通过大量的数据统计和研究发现:开关柜的绝缘故障中有85%是由局部放电引起的,局部放电既是绝缘缺陷的征兆,也是导致绝缘事故的最终原因。
局部放电检测可有效避免绝缘事故。局放检测方法包括:光检测法、红外检测法、超高频检测、超声波检测、地电波检测等。2010年,国家电网公司颁布了《电力设备带电检测技术规范(试行)》,该规范规定把红外映像检测、超声波检测、地电波检测作为常用的开关柜局部放电检测手段。
红外检测是一个简单的温度检测技术。超声波检测方法是用超声波传感器去耦合局部放电产生的40kHz超声波,该方法技术原理较为简单,早已被广泛研究。地电波检测方法是用容性的探头去耦合局放产生的电磁波,并根据地电波信号的幅度、脉冲次数等特征参数去评估局放程度。对于该技术,国内仍停留在应用阶段。
相对于其余检测手段,地电波检测技术具有以下优点:可对开关柜的局部放电源进行定位;可以进行开关柜局部放电类型的分析工作;具有一定的抗干扰能力。因此,基于地电波原理的检测与定位技术被广泛用于国内的各大电力公司。然而,人们对于该技术的研究多数是围绕数据挖掘与地电波检测技术的运用这两方面开展的,很少对地电波检测原理进行深入研究。