1、精選文檔第六章 暫態地電壓局部放電檢測技術第一節 暫態地電壓檢測技術概述一、暫態地電壓檢測技術的發展歷程暫態地電壓檢測技術（又稱為TEV，Transient Earth Voltage）最早是由英國的Dr. John Reeves于1974年首次提出，他發現電力設備內部局部放電脈沖激發的電磁波能在設備金屬殼體上產生一個瞬時的對地電壓，這些瞬時的電壓脈沖可在設備外表面安裝一個特制的電容傳感器所檢測到，從而判斷設備內部絕緣狀態。當時的英國國家配電行業研究中心（EA Technology公司的前身）基于此原理，陸續研制開發了PDL1、UltraTEV、UltraTEV Plus等一系列暫態地電壓檢測

2、儀器，在英國的電網公司得到了廣泛使用，并逐步被全世界其它電網公司采用。國內的電網公司于2005年前后陸續開始引入暫態地電壓檢測技術，一些科研院校和設備制造企業也開始相關研究與研制工作。目前，暫態地電壓檢測技術已經有30 多年的現場應用經驗，成為電力設備絕緣類缺陷簡單有效、使用廣泛的帶電檢測技術。二、暫態地電壓檢測技術適用性暫態地電壓檢測技術是一種檢測電力設備內部絕緣缺陷的技術，廣泛應用于開關柜、環網柜、電纜分支箱等配電設備的內部絕緣缺陷檢測。但由于暫態地電壓脈沖必須通過設備金屬殼體間的間斷處由內表面傳至外表面方可被檢測到，因此該檢測技術不適用于金屬外殼完全密封的電力設備（如：部分GIS、C-G

3、IS等）。放電模型模擬試驗研究結果表明，暫態暫態地電壓檢測技術對尖端放電、電暈放電和絕緣子內部放電比較敏感，檢測效果較好，而對沿面放電、絕緣子表面放電不敏感（見表6.1），因此，在電力設備絕緣缺陷檢測時，暫態暫態地電壓檢測技術常常與超聲波檢測技術一起使用。目前，暫態地電壓檢測主要以帶電檢測方式為主，采用手持式儀器對電力設備內部放電進行檢測；部分儀器配置兩個暫態地電壓傳感器，可通過時差法對局放源進行定位；對于需要連續監測電力設備內部放電的場合，也可采用固定安裝方式，實施在線監測。表6.1 各放電模型檢測技術區別放電模型暫態地電壓檢測技術超聲波局放檢測技術沿面放電模型不敏感敏感、有效尖端放電模型敏

4、感、有效敏感、有效絕緣子內部缺陷模型敏感、有效不敏感三、應用情況上世紀70年代，暫態地電壓檢測技術被首次提出，由于其簡單、實用的特性，逐步被各國電網公司認可。目前已在英國、中東、新加坡、香港等40多個國家和地區廣泛應用，積累了30多年的現場應用經驗。2005年前后，暫態地電壓檢測技術開始傳入國內。2006年起，通過與新加坡新能源電網公司進行同業對標，以北京、上海、天津為代表的一批國內電網公司率先引進暫態地電壓檢測技術，開展現場檢測應用，并成功發現了多起開關柜內部局部放電案例，為該技術的推廣應用積累了寶貴經驗。暫態地電壓檢測技術在2008年北京奧運會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會等

5、大型活動的保電工作中發揮了重要作用。國家電網公司在引入、推廣暫態地電壓檢測技術方面做了大量卓有成效的工作。2010年，在充分總結部分省市電力公司試點應用經驗的基礎上，結合狀態檢修工作的深入開展，國網電網公司頒布了電力設備帶電檢測技術規范（試行）和電力設備帶電檢測儀器配置原則（試行），首次在國網電網公司范圍內統一了暫態地電壓檢測的判據、周期和儀器配置標準，暫態地電壓檢測技術在國網電網公司范圍全面推廣；2014年，國網電網公司修訂了輸變電設備狀態檢修試驗規程，正式將暫態地電壓檢測技術列為開關柜設備的常規帶電檢測試驗項目之一；同年年底，為進一步規范儀器選型，指導現場檢測應用，國網電網公司頒布了暫態地

6、電壓局部放電檢測儀技術規范和交流金屬封閉開關設備暫態地電壓局部放電帶電測試技術現場應用導則，初步建立起完整的暫態地電壓檢測技術標準體系。第二節 暫態地電壓檢測技術基本原理一、基礎知識1、暫態地電壓的產生機理當配電設備發生局部放電現象時，帶電粒子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如配電設備的柜體，并在非帶電體上產生高頻電流行波，且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應的影響，電流行波往往僅集中在金屬柜體的內表面，而不會直接穿透金屬柜體。但是，當電流行波遇到不連續的金屬斷開或絕緣連接處時，電流行波會由金屬柜體的內表面轉移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬柜體外表面產生暫態地電壓

7、，而該電壓可用專門設計的暫態地電壓傳感器進行檢測。具體如圖6.1所示。圖6.1：暫態地電壓信號的產生機理示意圖由于配電設備柜體存在電阻，局部放電產生的電流行波在傳播過程中必然存在功率損耗，金屬柜體表面產生的暫態地電壓也就不僅與局部放電量有關，還會受到放電位置、傳播途徑以及箱體內部結構和金屬斷口大小的影響。因此，暫態地電壓信號的強弱雖與局部放電量呈正比，但比例關系卻復雜、多變且難以預見，也就無法根據暫態地電壓信號的測量結果定量推算出局部放電量的多少。暫態地電壓傳感器類似于傳統的RF耦合電容器，其殼體兼做絕緣和保護雙重功能。當金屬柜體外表面出現快速變化的暫態地電壓信號時，傳感器內置的金屬極板上就會

8、感生出高頻脈沖電流信號，此電流信號經電子電路處理后即可得到局部放電的強度。如果在配電設備柜體表面同時放置兩只暫態地電壓傳感器，則局部放電源發出的電磁波脈沖經過不同的路徑先后傳播到兩只暫態地電壓傳感器，儀器通過比較或者測量電磁脈沖到達兩只傳感器的時間先后或者大小，則可以判斷出局部放電源的空間位置。2、暫態地電壓檢測的量度指標暫態地電壓法局部放電檢測技術屬于間接法局部放電檢測技術，其信號波動范圍大，隨機性強，而且檢測結果與放電源的位置和傳播途徑存在復雜的關聯關系，因此難以按照IEC60270標準的要求進行標定。為了實現對高壓開關柜局部放電嚴重程度的帶電檢測，并考慮間接法檢測的實際特點和檢測設備設計

9、的復雜性，其指標體系經常采用無線電電子學的測量單位，最經常使用的單位主要有dBmV、dBV和dBm。2.1、dBmV對于高壓開關柜來說，其局部放電所產生的暫態地電壓信號的幅值一般在1mV1V左右。暫態地電壓測量系統一般以電壓為基準，以dBmV為單位進行測量。按照標準定義，dBmV是以1mV為基準，測量電壓（有效值或者峰-峰值）以mV為單位進行的測量。即有： （6-1）根據定義，對于1mV的暫態地電壓信號，其對應的dBmV值為0；而對于1V的暫態地電壓信號，其對應的dBmV值則為60。顯然，幅值變化范圍為1000倍的暫態地電壓信號被壓縮到100以內。2.2、dBV對于高壓開關柜來說，其局部放電所

10、產生的超聲波信號幅值變化比暫態地電壓還要大，范圍約在0.5V100mV之間。超聲波測量系統一般以電壓為基準，以dBV為單位進行測量。按照標準定義，dBV是以1uV為基準，測量電壓（有效值或者峰-峰值）以V為單位進行的測量。即有： （6-2）根據定義，對于0.5V的超聲波信號，其對應的dBV值為-6；而對于100mV的超聲波信號，其對應的dBV值則為100。顯然，幅值變化范圍為20000倍的超聲波信號被壓縮到100以內。2.3、dBmdBm是dBmW單位的縮寫。無論是dBmV還是dBuV，都是一種電壓測量體系，與負載阻抗沒有關系，而dBm則是一種功率測量體系。根據標準定義，dBmW或dBm是以1

11、mW為基準，信號功率以mW為單位進行的測量。即有： （6-3）對于大多數射頻測量設備，輸入阻抗和負載阻抗一般為50歐姆。根據定義，有： 將式（6-1)代入（6-3），則有： （6-4）其中，單位是mV，單位是mW。對于75歐姆測量系統，則有： （6-5）2.4、dBmV、dBV和dBmW之間的相互轉換根據前面的定義，可知： （6-6） （6-7）二、暫態地電壓傳感器的工作原理暫態地電壓傳感器的原理電路如圖6-2所示。圖6-2：暫態地電壓傳感器原理示意圖暫態地電壓傳感器是一個前面覆蓋有PVC塑料的金屬盤，并用同軸屏蔽電纜引出。PVC塑料一方面充當絕緣材料，另一方面對傳感器起到保護和支撐作用。測量

12、時，暫態地電壓傳感器抵觸在開關柜金屬柜體上面，裸露的金屬柜體可看作平板電容器的一個極板，而暫態地電壓傳感器則可看作平板電容器的另一個極板，中間的填充物則為PVC塑料。對于由金屬柜體、PVC材料和暫態地電壓傳感器構成的平板電容器來說，金屬柜體表面出現的任何電荷變化均會在暫態地電壓傳感器的金屬盤上感應出同樣數量的電荷變化，并形成一定的高頻感應電流。該高頻電流經引出線輸入到檢測設備內部并經檢測阻抗轉換為與放電強度成正比的高頻電壓信號。經檢測設備處理后，則可得到開關柜局部放電的放電強度、重復率等特征參數。耦合電容器的電壓-電流關系為： （6-8）其中，為暫態地電壓傳感器輸出的電流信號；為測量點處的暫態

13、地電壓信號；為用電容量表征的暫態地電壓傳感器設計參數。式(6-8)表示的高頻電流信號在檢測設備內部被檢測阻抗變換為電壓信號。 （6-9）值得注意的是，根據式（6-9），不同廠家設計的暫態地電壓檢測儀器可能在同一次檢測中得到不同的檢測結果，主要原因有：（1）暫態地電壓檢測設備的測量結果與暫態地電壓傳感器的設計參數密切相關，如果不采取補償措施，不同的傳感器設計參數可能會得到不同的檢測結果；（2）暫態地電壓檢測設備的測量結果與暫態地電壓信號的頻譜特性密切相關。不同放電類型的放電，即便具有相同的放電強度，暫態地電壓檢測設備也可能會給出不同的檢測結果；（3）暫態地電壓法的測量結果與檢測儀器內部的阻抗參數

14、有關。三、暫態地電壓檢測設備的基本組成及原理暫態地電壓檢測儀器的組成框圖見圖6-3，主要分暫態地電壓信號檢測和信號定位兩大功能。圖6-3：暫態地電壓檢測設備框圖1、暫態地電壓檢測功能 暫態地電壓檢測儀器由TEV傳感器及其信號調理電路、模數轉換電路、微處理器電路、人機接口、存儲器、通訊接口和電源管理單元組成。信號調理電路負責將微弱的暫態地電壓信號轉換為合適的信號電平、波形和頻率；模數轉換電路負責將信號調理電路輸出的模擬信號轉換為數字信號，并提供給微處理器系統，實現信號的處理、分析和存儲；人機接口電路實現操作者與檢測設備的信息交互；數據存儲電路實現檢測數據和設備信息的就地存儲；通訊接口電路用于實現

15、檢測設備終端與數據管理系統的信息交換；電源管理單元負責電源的電壓變換和儲能部件的充電管理及監測。 其中，最核心的是暫態地電壓信號調理電路，其原理框圖如圖6-4所示。其中，模擬濾波電路用于對暫態地電壓傳感器饋入的模擬進行處理，限制其帶寬，以最大限度地降低外部環境的電磁干擾和提高局部放電檢測的靈敏度；對數放大電路用于對暫態地電壓信號進行非線性放大；峰值檢波電路用于對持續時間短至ps級的局部放電信號進行處理，提取對局部放電檢測最為重要的幅值信號，而將其持續時間展寬至s級，以降低后續采樣與轉換電路的設計指標要求。圖6-4：暫態地電壓信號調理電路原理示意圖暫態地電壓信號調理電路具有下列基本特征：（1）信

16、號調理電路的頻譜特性需要兼顧靈敏度和抗干擾特性的要求。對于主導頻率處于所設計頻帶范圍之外的局部放電現象，檢測設備存在失效的可能。對于開關柜來說，局部放電所產生電磁波信號的最高頻率一般不超過100MHz；（2）對數放大器對于弱信號具有很高的放大增益，因此對于輕微的局部放電現象具有較高的靈敏度。同時對數放大器對于大信號又具有很小的增益，因此對于劇烈的放電現象能夠自動限制信號幅值，保證檢測設備的電氣安全；（3）峰值檢波電路能夠保留對局部放電檢測最為重要的峰值信息，而忽略了局部放電原始信號的頻率信息。一般來說，檢波時間常數可達到100us，因此即便采用1MHz的采樣率也能夠正確測量局部放電。對便攜式檢

17、測設備的采樣率要求提出過高的技術要求毫無必要； （4）重復率過高的局部放電信號將會導致峰值檢波電路的輸出存在很大的直流分量，不同的信號提取算法可能會導致不同的測量結果。2、暫態地電壓定位功能暫態地電壓檢測儀器的定位功能一般采用時差原理實現，一般采用硬件數字電路實現，主要包括：兩路幾乎完全相同的TEV傳感器、增益控制電路、觸發邏輯電路以及最后對電磁脈沖信號實現時序鑒別的高速邏輯電路。增益控制電路主要用來將傳感器輸入的暫態地電壓信號放大或者衰減到合適的電壓水平，并與觸發邏輯的設定值相匹配，以便精確獲得暫態地電壓信號的觸發時刻；觸發邏輯電路的主要功能是將模擬的暫態地電壓信號轉換為合適的數字邏輯電平，

18、且嚴格保證邏輯電平的前沿與暫態地電壓的出現時刻保持一致；時序鑒別邏輯電路對兩路觸發邏輯電路輸出的脈沖信號進行優先級鑒別，并提供對稱的時序鑒別邏輯輸出；微處理器讀取時序鑒別邏輯的輸出，則可以判斷出暫態地電壓信號出現的時間先后，從而幫助操作人員判斷出局部放電源的大致位置。3、暫態地電壓檢測的指標體系暫態地電壓檢測儀器的主要技術指標包括：（1）頻帶范圍：儀器能夠正確檢測的射頻信號頻帶范圍，一般為3MHz100MHz。值得注意的是，由于局部放電信號屬于非穩態高頻信號，頻帶范圍的標定標準與常見標準存在差異，一般很難沿用-3dB標準。另一方面，對于開關柜的局部放電現象，射頻信號主導頻率低于3MHz的幾率很

19、高，因此，對于特定類型的局部放電，不同的暫態地電壓法檢測設備給出的檢測結果可能存在較大的差異。（2）標稱電容：暫態地電壓傳感器電容參數的計算值或穩態測量值，一般為pF級。不同的檢測設備生產廠商根據設計要求，可能選擇不同標稱值的傳感器，但一般不會超過100pF。（3）測量范圍：檢測設備能夠測量的射頻信號的最大值或有效值，單位一般為dBmV。如果采用dBm標定，可根據式（6-6）、（6-7）進行變換。由于對數放大器對大信號的增益非常小，且目前尚無可靠的測量誤差標定辦法，因此儀器的測量范圍能夠滿足要求即可。（4）重復率：檢測設備單位時間內或每工頻周期能夠正確分辨的放電活動次數。重復率僅統計放電強度超

20、過設定水平的放電脈沖，由于每個設備廠商設定的判定標準存在差異，因此重復率的測量結果可能會存在差異。值得注意的是，局部放電活動的根本特征是放電強度和重復性。實踐過程中，對于放電強度過大而重復率過小，或者放電強度過小而重復率很大的局部放電現象，可能都屬于干擾的范疇。（5）定位精度：按照時間鑒別精度標定，不大于2ns，對應的定位空間分辨率不大于600mm。（6）增益控制精度：增益控制精度間接影響著暫態地電壓脈沖的捕捉精度，是暫態地電壓定位的重要誤差來源，一般不高于1dB。如果增益控制的步進精度過低，可能導致邏輯觸發電路無法精確地在脈沖峰值處觸發，使得不同暫態地電壓信號通道的數字邏輯信號前沿時刻產生偏

21、差，導致定位結果不準確。第三節 暫態地電壓檢測數據的分析一、檢測方法1 檢測流程 高壓開關柜的局部放電檢測在開關柜的結構和頻譜特性方面與其他電力設備存在明顯區別。首先，放電部件封閉于金屬殼體內，檢測設備的傳感器難以深入開關設備內部，因此檢測過程難以排除環境電磁噪聲的影響。其次，開關柜及其部件主要采用空氣絕緣或環氧樹脂固體絕緣，絕緣強度較弱，電磁放電的頻譜較低，基本上與環境電磁噪聲的頻帶重合。因此，高壓開關柜的暫態地電壓檢測必須遵循一定的程序，才能得出準確的結論。圖6-5 開關柜局部放電現場檢測的基本流程暫態地電壓檢測之前，必須采取措施首先檢測現場的背景噪聲并做好記錄。然后，開始按照正常程序檢測

22、開關柜的暫態地電壓數據，并按照一定的閾值準則綜合背景噪聲和實測數據，評估開關柜的實際局部放電數據。注意，閾值準則一般情況下僅能給出開關柜是否存在局部放電的信息，而放電程度的表征是很不嚴格的，但這種分析方法卻比較直接和快捷。另外，也應當考慮背景噪聲的波動特性，每隔一段時間就應當復測背景噪聲，以保證背景噪聲的時效性。在簡單閾值分析無法給出正確的放電信息時，特別是放電程度相對偏弱時，還可以利用橫向分析技術實現對單臺或多臺開關柜局部放電活動的判斷。與閾值分析和橫向分析技術相比，統計分析則可以從宏觀角度分析和發現電力企業開關柜局部放電狀態的發展演化，既能幫助企業制訂正確的檢修策略，也能為閾值分析提供更加

23、符合企業自身實際的判斷準則。縱向分析則是通過特定開關柜局部放電檢測數據的發展變化，幫助運維人員發現配電設備存在的潛伏性缺陷。對于檢測結果判斷為異常的開關柜，需要進一步采用局部放電定位技術對檢測結果進行排查、確認。2 檢測儀器要求2.1、基本功能² 能夠顯示暫態地電壓信號的強度；² 具備單次測試和連續測試兩種測試模式；² 具備報警設置功能及告警功能；² 具備數據管理和數據導入導出功能；² 具備基于電磁波信號時差法的局部放電定位功能。2.2高級功能² 具備脈沖計數功能，可以顯示2s脈沖數；² 可通過不同測量模式的綜合分析進行局部

24、放電定位和種類識別；² 通過數據管理軟件，對開關柜進行絕緣狀態分析、數據統計分析等；² 能夠輸出與暫態地電壓信號前沿同步的脈沖信號輸出。2.3使用條件要求² 環境溫度：-10+55；² 環境相對濕度：0%85%； ² 大氣壓力：80kPa110kPa。2.4 性能指標要求² 測量量程：0dBmV 60dBmV；² 分辨率：1dBmV；² 誤差：不超過±2dBmV；² 傳感器頻率范圍：3MHz100MHz；² 增益調整步進精度：不大于1dB；² 時間定位精度：2ns。3、現場檢

25、測要求3.1檢測人員要求² 檢測人員應具備如下條件:² 熟悉暫態地電壓局部放電檢測的基本原理、診斷程序和缺陷定性的方法；² 了解暫態地電壓局部放電檢測儀的技術參數和性能；掌握暫態地電壓局部放電檢測儀的使用方法；² 了解開關柜設備的結構特點、運行狀況；² 熟悉相關導則，接受過暫態地電壓局部放電檢測技術的培訓，具備現場測試能力；² 具有一定的現場工作經驗，熟悉并嚴格遵守電力生產和工作現場的相關安全管理規定。3.2工作安全要求² 應嚴格執行國家電網安監2009664號國家電網公司電力安全工作規程（變電 部分）的相關要求；²

26、; 應嚴格執行相關變（配）電站巡視的要求；² 檢測至少由兩人進行，并嚴格執行保證安全的組織措施和技術措施；² 應有專人監護，監護人在檢測期間應始終行使監護職責，不得擅離崗位或兼職 其他工作；² 應確保操作人員及測試儀器與電力設備的高壓部分保持足夠的安全距離；² 不得操作開關柜設備，開關柜金屬外殼應接地良好；² 設備投入運行30分鐘后，方可進行帶電測試；² 測試現場出現明顯異常情況時（如異音、電壓波動、系統接地等），應立即停止測試工作并撤離現場。3.3工作條件要求² 開關柜設備上無其他作業；² 開關柜金屬外殼應清潔并

27、可靠接地；² 應盡量避免干擾源（如氣體放電燈、排風系統電機）等帶來的影響；² 進行室外檢測應避免天氣條件對檢測的影響；² 雷電時禁止進行檢測。4、檢測方法4.1檢測周期要求² 新投運和解體檢修后的設備，應在投運后1個月內進行一次運行電壓下的檢測，記錄開關柜每一面的測試數據作為初始數據，以后測試中作為參考；² 暫態地電壓檢測至少一年一次；² 對存在異常的開關柜設備，在該異常不能完全判定時，可根據開關柜設備的運行工況縮短檢測周期。4.2檢測工作準備² 檢查儀器完整性，確認儀器能正常工作，保證儀器電量充足或者現場交流電源滿足儀器使

28、用要求；² 對于高壓開關柜設備，在每面開關柜的前面、后面均應設置測試點，具備條件時，在側面設置測試點，檢測位置可參考圖6-19； 后上后中后下前下前中側下側中側上 圖6-6 暫態地電壓參考檢測位置示意圖4.3檢測部位² 一般按照前面、后面、側面進行選擇布點，前面選2點，后面、側面選3點，后面、側面的選點應根據設備安裝布置的情況確定；² 如存在異常信號，則應在該開關柜進行多次、多點檢測，查找信號最大點的位置；² 應盡可能保持每次測試點的位置一致，以便于進行比較分析；² 根據現場需要設置相應的檢測位置。4.4檢測步驟² 按4.2進行檢測準

29、備；² 測試環境（空氣和金屬）中的背景值，并在表格中記錄。一般情況下，測試金屬背景值時可選擇開關室內遠離開關柜的金屬門窗；測試空氣背景時，可在開關室內遠離開關柜的位置，放置一塊20×20cm的金屬板，將傳感器貼緊金屬板進行測試；² 對開關柜進行檢測，檢測時傳感器應與高壓開關柜柜面緊貼并保持相對靜止，待讀數穩定后記錄結果，如有異常再進行多次測量；² 一般可先采用常規檢測，若常規檢測發現異常，再采用定位檢測進一步排查；² 對于異常數據應及時記錄保存，記錄故障位置；² 填寫設備檢測數據記錄表，進行檢測結果分析；² 注意測試過程中應

30、避免信號線、電源線纏繞一起。排除干擾信號，必要時可關閉開關室內照明燈及通風設備。4.5定位步驟² 在暫態地電壓檢測結果出現異常時進行放電源定位；² 利用與定位儀器配套的檢查設備確認定位儀器性能完好；² 將兩只暫態地電壓傳感器分置于開關柜面板上，并保證間隔距離不小于0.6米；² 使用自動或手動功能調節兩個通道的觸發電平，保證每個檢測通道均能夠連續、可靠、準確地被觸發；² 啟動儀器的定位功能。當某個通道的指示燈點亮時，表明放電源靠近該通道連接的傳感器位置。定位操作時的注意事項：² 如果兩個通道的指示燈交替點亮，可能存在兩種原因：（1）暫態

31、地電壓信號到達兩個傳感器的時間相差很小，超過了定位儀器的分辨率；（2）兩個傳感器與放電點的距離大致相等，導致時序鑒別電路難以正常鑒別。解決方法：可略微移動其中一個傳感器，使得定位儀器能夠分辨出哪個傳感器先被觸發。² 影響放電源定位測試結果的兩種情況：（1）當局部放電源距離測量位置較遠時，暫態地電壓信號經過較長距離傳輸后導致波形前沿發生畸變，且因為信號不同頻率分量傳播的速度存在差異，會造成波形前沿進一步畸變，影響定位儀器判斷；（2）強烈的環境噪聲干擾也會導致定位儀器判斷不穩定。二、診斷方法1、背景噪聲對暫態地電壓局部放電分析的影響開關柜金屬柜體的暫態地電壓水平從能量角度來看，可認為是外

32、部空間的電磁干擾與局部放電共同作用的結果。假設：符號定義金屬門等處測量的噪聲分貝值，即背景噪聲值；開關柜實測的暫態地電壓分貝值，包括噪聲的影響，即實測值；開關柜局部放電的暫態地電壓理論分貝值，即實際值；在巡檢過程中可以通過測量得到的數值是dBN和dBNS。通過公式（6-10）可以計算得到dBS。 （6-10）根據式（6-10）可以得到如下結論（1）實際值不等于實測值，也不簡單的等于實測值減去背景噪聲值；（2）實測值與背景噪聲值之間的差別越大，則實測值越接近于局部放電的實際值。其中，當實測值與背景噪聲值的差別達到15dB時，實測值與實際值之間的誤差約為7%，基本可認為實測值接近實際值。2、暫態暫

33、態地電壓檢測結果常見分析方法2.1閾值分析技術閾值分析技術通過將開關柜的暫態地電壓局部放電檢測數據與局部放電狀態判斷閾值進行比較，可以初步判斷出開關柜目前的運行狀況。具體的閾值（推薦參考值）比較流程如下：（1）當開關室內背景噪聲值在20dB以下時，這里開關柜的檢測值指的是實測值。（a）、如果開關柜的檢測值在20dB以下，則表示開關柜正常，按照巡檢周期安排再次進行巡檢；（b）、如果開關柜的檢測值在2025dB，應對該開關柜加強關注，縮短巡檢周期，觀察檢測幅值的變化趨勢；（c）、如果開關柜的檢測值在2530dB，則表明該開關柜可能存在局部放電現象，應縮短巡檢的時間間隔，必要時應使用定位技術對放電點

34、進行定位；（d）、如果開關柜的檢測值在30dB以上，則表明該開關柜存在局部放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位。必要時，應使用在線監測裝置對放電點進行長期在線監測；（2）當開關室內背景噪聲值在20dB以上時，要求開關柜的檢測值（即實測值）與背景噪聲值之間應有較大的差別，使得開關柜的檢測值接近實際值，從而從背景噪聲中被區別出來判斷局部放電的狀態。（a）、如果開關柜的檢測值與背景值之間的差距在15dB以下時，則表示開關柜正常，按照巡檢周期安排再次進行巡檢；（b）、如果開關柜的檢測值與背景值之間的差距在1520dB，應對該開關柜加強關注，縮短巡檢周期，觀察檢測幅值的變化趨勢；（c）、如果開關柜的

35、檢測值與背景值之間的差距在2025dB，則表明該開關柜可能存在局部放電現象，應縮短巡檢的時間間隔。必要時，應使用定位技術對放電點進行定位；（d）、如果開關柜的檢測值與背景值之間的差距在25dB以上，則表明該開關柜存在局部放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位，必要時應使用在線監測裝置對放電點進行長期在線監測；（3）所有故障處理過的開關柜，應再次對該開關室進行局部放電檢測，檢測結果與跟處理前進行比較，衡量故障處理的準確性；（4）閾值比較技術比較簡單，易于掌握，非常適合巡檢現場使用。閾值比較技術關注于巡檢時開關室內每個開關柜的局部放電檢測狀況，但是無法分析開關室內所有開關柜在此次巡檢的整體狀況。

36、當遇到一個開關室內存在多個異常的開關柜或所有開關柜均異常時，閾值比較技術的作用有限，此時就需要采用橫向分析技術來進一步分析。2.2統計分析技術實施暫態地電壓局部放電檢測初期主要采用推薦參考值進行分析和判斷。但是，不同地區在開關柜配備、環境、暫態地電壓局部放電檢測設備配備等方面存在差異，該推薦參考值并不一定適合本地的應用。因此，需要各個地區開展廣泛的、長期的現場檢測，累積足夠的暫態地電壓局部放電檢測數據，通過統計分析和計算，可以修訂和完善推薦參考值，從而獲得適合不同地區地方特點的暫態地電壓局部放電判斷閾值。以暫態地電壓局部放電檢測數據為統計樣本可以計算得到以下的統計結果： (6-11)式（6-1

37、1）中：表示統計樣本的平均水平；表示總體樣本偏離平均水平的程度。電力公司根據年度檢修資金預算和人員配置的情況，合理選擇允許的設備異常概率水平，由和可以計算出對應設備異常概率水平的狀態判斷閾值。目前國內采用的推薦參考值來源于國外電力企業近6000次開關柜局部放電暫態地電壓檢測數據的統計分析，其中選擇與前10%樣本計算對應的局部放電狀態判據A=30dB，與前15%樣本計算對應的局部放電狀態判據A=25dB，與前25%樣本計算對應的局部放電狀態判據B=20dB，這三個狀態判據作為暫態地電壓局部放電檢測值VdB的狀態判斷閾值，即VdB20正常20VdB25注意25VdB30異常30VdB嚴重具體統計分

38、析如下圖6-7所示。圖6-7 統計分析計算狀態判斷閾值2.3橫向分析技術橫向分析技術就是充分考慮一組檢測設備的共同性特征，并假定這些共同特征對狀態數據檢測具有同等的影響，從而根據實際檢測結果推斷單一設備狀態異常程度。這些共同特征可以包括電力設備實際的空間安裝位置、結構類型、制造商或制造水平、投運年限以及分屬不同相別的同類部件，等等。假如同一時間點獲取的狀態檢測數據序列為，同時定義其均值： (6-12)如果將狀態檢測數據序列看成維歐幾里得空間，則其均值無疑位于歐幾里得空間的中心，實測的狀態檢測數據偏離歐幾里得中心的程度可用歐幾里得距離或矩陣范數進行描述，如下式所示： (6-13)如果確定需要實現

39、選1，則矩陣范數最大者往往也就是問題的關鍵。橫向分析可供選擇的基準特征很多，開關柜的安裝空間位置就是其中一項。假設開關柜呈“一”字形排列并按順序依次編號，將其局部放電水平如圖6所示描繪在直角坐標系中，其中橫坐標代表柜體編號，縱坐標代表放電強度。由于同一個開關室內開關柜基本來源于同一制造廠家，設備的絕緣水平理應不存在明顯的差異。同時，由于安裝空間臨近，環境噪聲對每面開關柜的影響也應基本一致。通過計算同次檢測結果的總體平均水平，并衡量每個開關柜偏離總體平均水平的程度來判斷設備是否存在絕緣缺陷。正常情況下每面開關柜的測量結果差別不大，基本在總體平均水平上下波動，得到的曲線應是非常平緩，如圖6-8所示

40、，說明金屬封閉開關柜內不存在明顯的放電現象。圖6-8、絕緣水平正常情況下的橫向分析曲線當某一開關柜個體的檢測結果偏離總體平均水平較大時，可以判斷此開關柜存在缺陷的概率較高。如圖6-9所示，間隔3的局部放電水平明顯偏離平均水平，且相鄰兩側的數據迅速降低，說明間隔3存在故障的幾率較高。圖6-9、絕緣水平異常情況下的橫向分析曲線橫向分析技術適合對開關室內一組開關柜的同一次檢測數據進行分析，僅僅能夠提供是否存在異常地可能性，但是無法對某一個開關柜的連續檢測數據進行確切地定量分析，判斷其變化趨勢，而這恰恰是趨勢分析技術的作用。2.4縱向分析技術縱向分析技術充分考慮電力設備劣化規律的特點，認為絕緣劣化屬于

41、一種緩慢累積的準穩態過程。因此，當前及未來的設備狀態可通過前期檢測數據提前預測，而實測值與預測值的嚴重偏離往往意味著設備狀態的突然變化，從而判斷出合適的狀態檢修時間。縱向分析假定某一開關柜的絕緣水平不會發生突發性惡化，連續性的局部放電檢測數據不會出現大的差異，即變化量保持穩定，且圍繞平均水平波動，可以通過分析局放檢測數據偏離平均水平的變化趨勢程度來判斷設備是否產生絕緣缺陷及缺陷嚴重程度。可用于縱向分析的算法有很多，諸如遞推濾波與預測技術、過程控制技術等均可以用于電力設備狀態的趨勢分析，以下提供幾種基本的縱向分析技術：（1）基本縱向分析對同一開關柜不同時間的檢測數據以曲線或數值形式描述其隨時間的

42、趨勢變化，可利用預測值或其與實測值的差值是否越限作為控制狀態檢修的時刻。圖6-10給出了一種狀態檢修變量的基本趨勢分析圖。可以看出，受各種干擾因素的影響，每次狀態量的實測值都會存在一定的波動，但基本圍繞平均值線上下變化。隨著時間的變化，狀態量的實測值超過設定的控制上限，則意味著設備狀態出現劣化跡象，可以提前安排檢修。6-10、基本趨勢分析示意圖（2）累積和分析技術 控制論中常稱之為CUSUM圖。該技術通過不斷按照時間順序對實測值與狀態數據序列遞推均值之差進行累加求和，從而檢測出設備狀態嚴重偏離正常水平的時刻，最終確定合適的檢修時刻。假如設備當前狀態的檢測值為，狀態數據序列的遞推均值為，二者之差

43、為，則控制變量可定義為： (6-13)其中：當設備運行正常時，圍繞均線隨機波動，控制變量基本為零。當突然增大時，則意味著設備狀態突然惡化，需要盡快安排檢修。圖6-11給出了一種狀態量的CUSUM圖。與基本縱向分析不同，CUSUM曲線處理的是狀態變量的偏差值，因此其曲線基本圍繞0-基準線在平穩地波動。一旦出現大幅度的狀態變化，則CUSUM曲線很快偏離0-基準線，意味著需要盡快安排對設備的檢修。圖6-11、CUSUM圖（3）指數加權移動平均技術 控制論中常稱為EWMA(Exponentially Weighted Moving Average)技術。該技術類似于遞推濾波和預測技術，指導思想就是為不

44、同時刻的數據賦予不同的權重，近期數據賦予較大的權重，而歷史數據的權重較低，從而同時兼顧時效性與平穩性的要求。 狀態數據序列的EWMA值可描述為： (6-14) 其中， 顯然，當時，EWMA技術退化為基本趨勢分析技術；當時，每個狀態數據的權重趨向一致，EWMA技術退化為CUSUM技術。圖6-12給出了一種狀態量的EWMA圖。與基本趨勢分析方法不同，EWMA盡管也是處理狀態變量的實測值，但分析參數優先考慮最新的狀態變量，且同時考慮歷史數據對當前狀態變量的影響。因此，EWMA曲線較之基本趨勢分析曲線更為平坦。但是，一旦出現大幅度的狀態變化，則EWMA曲線也會很快超過控制限值，意味著需要盡快安排對設備

45、的檢修。圖6-12 EWMA圖3、檢測數據記錄表變電站名開關柜母線電壓（kV）檢測儀器型號檢測儀器編號天氣晴/陰溫度 相對濕度 %環境背景值空氣dBmV測試位置金屬dBmV測試位置序號開關柜編號名稱前中 dBmV前下 dBmV后上dBmV后中dBmV后下dBmV側上dBmV側中dBmV側下dBmV負荷A1前次本次2前次本次3前次本次4前次本次5前次本次6前次本次數據分析結果正常 異常 情況描述： 3 測試人員簽名姓名：日期：審核人員簽名姓名：日期：第四節 典型案例剖析案例一1、檢測情況在對某變電站10kV開關柜進行局放檢測時，使用暫態地電壓檢測儀發現203 柜存在異常，再使用定位儀對203柜進

46、行定位，初步判斷母線穿墻套管附近存在局部放電。2、處理和分析為進一步證實檢測結果，使用暫態地電壓局部放電監測儀對10kV母線進線柜體進行連續在線檢測。探頭及天線布置情況如圖所示。 俯視圖 側視圖結果顯示5號、9號探頭數據較正常值高很多，證實此處確實存在局部放電。使用紅外成像儀對5號、9號探頭附近的柜體進行溫度掃描，發現B、C相熱點比鄰近其他部位高3攝氏度。綜合分析后認為3號變壓器10kV母線進線柜體內存在放電現象， 放電位置為B、C相附近。3、停電檢查及試驗對該開關柜進行停電檢查和缺陷處理工作。停電后打開進線柜面板，發現母線支撐絕緣子表面塵埃嚴重、B相一只母線絕緣子標簽脫開、C相帶電顯示器引線

47、與母線過近等現象。 （a）絕緣子表面塵埃嚴重 （b）絕緣子標簽脫開 （c）帶電顯示器引線與母線過近 （d）柜內情況絕緣電阻測試，C相絕緣電阻4000M，A、B絕緣電阻大于10000M；分相施加運行電壓進行檢測時，B、C相均出現明顯超聲信號，為12dB /40KHz。升高試驗電壓，在13kV時穿墻管根部外表面出現爬電現象，并伴隨明顯放電。 加壓至13kV時穿墻管根部外表面出現放電對柜內設備進行全面清掃，同時將標簽脫開、C相帶電顯示器引線與母線過近的現象進行了處理，處理后效果如下圖： 3#變10kV母線進線柜體清掃處理后情況經處理后，絕緣電阻測量A、B、C三相絕緣電阻均大于10000M。施加運行電

48、壓進行檢測，未發現超聲波異常的信號；施加試驗電壓30kV時，穿墻管處出現明顯放電現象，但較之前13kV時電壓明顯提高。經進一步核對檢查，該穿墻管為瓷質絕緣，內壁沒有均壓材料或裝置。4、結論從整個柜體內部的情況來看，引起局部放電現象存在以下幾點原因：1）203進線柜體內部沉積塵埃較多；2）B相母線支撐絕緣子標簽開裂；3）C相帶電顯示器引線與母線過近；4）穿墻套管內部無均壓材料或裝置。經過對203進線柜體的清掃及檢修，加壓試驗結果顯示其內部局放現象在運行電壓下已得到消除。為徹底消除引起局放的隱患，還需要對三相穿墻套管進行處理，完善其內部均壓裝置。案例二1、檢測情況檢測人員在使用暫態地電壓（TEV）

49、方法對某220kV變電站進行普測時發現35kV開關室內空氣中背景噪聲達到43dB，為排查空氣背景噪聲來源，檢測人員分別對室外環境與相鄰GIS室內空氣背景噪聲進行檢測。結果如下：檢測位置室外GIS室35kV開關室結果3dB12dB43dB對比結果初步排除35kV開關室內空氣背景噪聲來自室外的可能。對35kV開關室內開關柜進行暫態地電壓（TEV）檢測發現34甲-9間隔暫態地電壓檢測結果達到滿量程60dB，初步判定34甲-9開關柜內部存在局部放電。2、處理及分析34甲-9開關柜內主要一次設備包括PT，部分35kV-4甲母線和避雷器，母線銅牌及避雷器軟連接線均配有熱縮絕緣外套。首先判斷局部放電是否來自

50、PT。將PT拉至檢修位置時進行暫態地電壓檢測，暫態地電壓信號仍存在，初步判斷PT無故障，局部放電可能存在于母線或避雷器上。為判斷局放產生的位置及處理故障，對該段母線進行了停電。在拉出34甲9小車至檢修位置，且間隔內避雷器接入母線情況下，分別對三相母線加壓，并進行暫態地電壓測試。分別為A、B兩相加壓并進行暫態地電壓測試，均無局放信號產生。當對C相母線加壓至8kV時，出現局部放電信號，當電壓加至20kV時，局放信號加強。由此，確認局放信號來自于34甲-9間隔內C相。為判斷局放是否來自避雷器，拆除C相避雷器后，再次對C相母線加壓并進行局放試驗。母線加壓至8kV，出現局放信號。電壓加至20kV時，局放

51、信號加強。因此，排除局部放電發生在避雷器上的可能性。認定局放發生在C相母線上。為進一步確定局放發生位置，將C相母線于-9PT柜后部分解為兩段，分別為兩段母線加壓并進行局部放電檢測，縮小放電點排查范圍。母線分解位置如下圖：母線分解圖由于徹底分解母線較困難，且考慮到局部放電起始電壓低于8kV，因此在分解位置使用熱縮絕緣材料進行絕緣。下面的試驗表明，在試驗電壓達到8kV時，此絕緣材料不會產生局部放電信號。母線分解后，分別從兩側加壓，圖中下側加壓未出現局放信號，上側加壓至8kV信號出現。判斷局放僅發生在分解位置至PT套筒內一小部分母線內。經對此部分所有連接部分進行仔細檢查后，在套筒與母線連接的螺栓及螺

52、母處均發現燒灼痕跡。 燒蝕的螺栓 燒蝕的螺母3、結論在施工過程中，由于未將母排部位熱縮套剝除，就強行擰入連接螺栓，螺栓旋入母排時，擠壓部分熱縮材料，導致母排與螺栓搭接不良，產生放電，經處理后，對C相母線進行恢復。恢復后，再一次進行局部放電試驗。試驗電壓加至20kV時，無局放信號產生。案例三1、檢測情況在對某變電站35kV開關柜進行暫態地電壓局放普測時，測得現場空氣背景噪聲達到25dB，室外為5dB。同時，301間隔和303間隔的結果偏大，且存在較弱的超聲信號。某35kV變電站35kV金屬封閉式開關柜超聲局放檢測結果開關柜名稱幅值（dB）后面板TEV(dB/2秒）超聲(dB)301上部（穿墻套管

53、部位）39中部26下部21303上部38中部20下部25一周后對該變電站進行開關柜局部放電復測，發現35kV開關室內背景噪聲達到40dB以上，同時使用超聲波檢測發現在301、303開關柜后面板縫隙處有較強超聲信號，初步判斷柜內有局部放電。對該站進行重點監測，每日進行一次局放檢測，發現放電發展很快，兩日后放電聲響已達到人耳可聽的強度，立即安排停電檢修。2、處理及分析通過對開關柜進行超聲及暫態地電壓局放定位，初步判斷局放產生于開關柜上部，組織廠家對301、303開關柜進行停電檢修，結合定位結果，在柜頂母線套筒內及搭接彈簧片上發現明顯燒蝕痕跡。 燒蝕的套筒 燒蝕的彈簧片3、結論此次故障主要是由于連接的軟彈簧片與套筒內壁均壓環連接不良，造成放電，并產生明顯燒蝕痕跡。經與廠家溝通，確認由于工藝原因，該批彈簧片普遍存在與套筒內壁搭接不良的情況，屬家族性缺陷，隨即對該批彈簧片進行了更換。 案例四1、檢測情況某公司在巡視中發現311、301等開關柜絕緣套筒放電聲音比較大而且有強烈的臭氧味。隨后采用超聲波檢測儀和暫態地電壓檢測儀進行了檢測。發現該站的35kV開關柜普遍存在暫態地電壓局部放電信號，且超過了20dB。下表為某110kV變電站35kV金屬封閉式開關柜暫態地電