带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

武波

国网定西供电公司 甘肃定西 744300

摘要：开关柜是电力设备的重要组成部分，因此其良好的内部绝缘性决定了配电柜是否能够安全、有效运行。在实际的电力运行过程中，因环境湿度、温度等引起的线路老化、局部放电等往往会产生一定的绝缘故障，给电力供应带来极

大的安全隐患。针对于这种开关柜绝缘故障，较为先进的方法即为带电检测技术。

关键词：带电检测技术；开关柜；绝缘故障检测；应用

1高压开关柜带电检测技术概述

　　当开关柜内出现了局部放电的问题时，电子就会以极快的速度从带电物体向接地的非带电物体流动，比如柜体，会在柜体上形成高频的电流行波，继而向多方向传播。在放电的范围内，分子之间就会出现剧烈的撞击，继而产生压力，且局部放电一般表现为一种连续的脉冲，所以由这种局部放电而产生的压力也表现为脉冲的形式，这就为声波的产生创造了条件。因为局部放电一般发生在较小的区域内，所以局部放电源一般可视作声源。本文所提及的带电检测技术的原理就是利用暂态地电压、超声波等信号作为一种判断根据，来确定绝缘故障的存在及其不同程度，并基于相应的数据来完成对开关柜的检测和故障定位。

当前，将带电检测技术引用于开关柜的状态检测已经十分普遍，且收效明显。这一技术能够有效解决开关柜误动、绝缘故障、异物侵入等问题，能够及时地检测绝缘隔板等内部部件的老化及其引起的故障。

2带电检测技术在开关柜绝缘故障检测的应用

2.1暂态的电压检测技术

通常情况下，当开关柜因内部问题发生局部性的放电时，在不连续的金属断开面下，通过开关柜内部导体的带电粒子会部分迁移到开关柜上，在这样的情况下，开关柜表面就存在电流。特别是相对于高压开关柜来说，高频开关电流行波会集聚在开关柜外表面，并以电磁波的形式向外部空间进行传播。对于开关柜金属外表面来说，局部放电使得金属外表面产生暂态的对地电压，这些对地电压可通过带电检测技术利用传感器进行接收，通过专用仪器、仪表进行读数分析。通过读数分析可判断电压信号幅度的大小、确定开关柜局部放电的信号具体位置及危险程度。

2.2超声波检测技术

利用超声波同样可有效检测开关柜的局部放电。在发生开关柜局部放电后，电荷会发生快速性的迁移，迁移带来电波的机械震荡。而机械震荡波可以转换为声波，这些声波在通过开关柜间隙时，其强度往往与放电活动呈现同等趋势。即当开关柜的局部放电强度超过绝缘本身属性时，开关柜的绝缘被击穿，严重时会对操作人员产生致命性的伤害。利用超声波检测技术，可对放电频率为10～1000kHz的全部电信号进行检测，有效明确声波的特征信息。不过，在通过对便携式的超声波检测设备进行检测时，只能通过检测分析超声波反馈的电信号值的正常性，这种检测也只是简单层面上的信号强度性测试。要想更好地了解放电中存在的缺陷性，可借助于局放调理电路将检测既得的超声波信号转化为可听性的信号，操作人员可以利用可听性声信号耳机通过音频设备间接性判断信号放电的具体类型及具体位置。在超声波技术检测中，还可以利用GIS技术进行开关柜的局部检测。这一技术相对于前面的超声波检测方法无疑更加成熟，利用它可以有效进行开关柜局部放电检测，最终实现对局部放电进行综合性检测。

3高压开关柜局放检测应用案例

3.1故障简介

某一个变电站的35kV开关柜在实施日常的暂态地电位和超声波局放的检测时，关于超声波检测数据出现了异常的情况，其最大值为31dB，远远超过了背景值（15dB）。根据这些现象工作人员进行了初步判断，认为柜内设备出现了局部放电的问题，而放电的位置应该位于隔离开关静触头旁边。

3.2检测分析

工作人员发现，35kV 配电室的运行环境存在相对湿度较高的问题，经检测，相对湿度为70%。处于高湿的环境中，分段3101隔离开关柜中的绝缘件就容易产生水雾，在检测中还发现了其他柜的绝缘件也存在一样的问题。经过检测分析，可以得出以下结论：35kV 配电室的TEV 背景值偏小，并不存在外部干扰。而分段3101隔离开关柜后柜超声波过高，可判断出现了较强局部放电，主要原因为静触头绝缘件质量不佳，且长期处于潮湿环境。

3.3停电检查

工作人员对某变电站进行35kV开关柜暂态地电压和超声波局放带电检测，发现分段3101隔离开关柜顶部存在异常局部放电的现象，并且现场可以听到放电的声音，班组人员初步判断是由于开关柜内湿度过高造成异常放电的现象。工作人员马上联系生产厂家，准备相应的备品备件，同时加强对该开关柜的检测巡视，观察该缺陷的发展情况。针对上述问题，开展分段3101隔离开关柜局部放电缺陷处理，现场对该开关柜进行了停电检查。经检查后发现3101柜的内部明显湿度比较大，很多绝缘件上出现了不同程度的凝露现象，同时3101柜内上触头盒等处发现明显的放电痕迹。现场对上述有问题的绝缘件进行了处理和更换，同时开展开关柜交流耐压等试验进一步对开关柜进行检查。

3.4原因分析

①绝缘距离不足。在这一案例之中，爬距和空气间隙不足是此次绝缘损坏问题的主要原因。在实践中，有部分厂家生产的手车柜，为了能够缩短柜体的尺寸，就会在很大程度上缩小柜内部件的相间距离，也就容易出现绝缘强度不足的问题。

②制造工艺与安装不佳。对于开关柜的整体绝缘效果而言，制造的工艺和安装的过程具有十分大的影响力。比如在制造过程中如果局部金属件尖端处理不善就容易引发局部场强的集中；如果开关柜内部构建间距不达标就会降低其绝缘强度；如果出现螺丝等固定的部件松动的小问题也可能会引发一系列大问题。

③运行环境条件的影响。开关柜的运行受到环境影响较大，且温湿度等运行环境不佳已经成为当前发生开关柜绝缘闪络的主流原因。通常而言，污闪的情况一般需要两个条件，一是“污”，另一个是“湿”。对于那些处于室内环境中的设备而言，“污”的情况较少出现，但是在很多地区，受到变电站所处地理位置、周围环境的影响，可能出现较高的空气湿度，如果不能有效控制湿度，非常容易出现开关柜内部构件出现水雾的情况，最终导致爬电或闪络。

3.5应用措施

①应重视和完善配电室除湿功能，加强相关设备的维护管理。配电室宜加装除湿机，全面检查开关柜内除湿装置运行情况，对运行异常的立即进行维护。

②开关柜设计应考虑通风散热功能，避免柜内潮气聚集。在开关柜内各隔室开百叶窗通风孔，增加柜内对流。

③定期检查开关柜内电缆孔洞密封情况，避免电缆沟内潮气进入开关柜内。

④做好开关柜内除湿防凝露措施。开关柜内加热除湿的同时，强迫通风，促使热气散发加快，蒸发空气中潮湿水分，使潮气变成干燥空气，达到较好的除湿效果，必要时增加除湿装置数量，采用加热器贴柜壁安装方式。

结语：

我国对于供电系统的稳定性、安全性与可靠性的要求持续提高。开关柜设备的稳健运行直接影响到整个供电系统，须引起我们的足够重视。当前，开关柜局部带电检测技术已经具备了一定的实践基础，我们需要继续关注其检测方法、检测分析，尤其重视精确定位及故障排除的问题，加强研究，为我国电力系统稳健运营提供支持和保障。

参考文献：

[1]蔡文静.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].山东工业技术,2018(24):188.

[2]张杨.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2018(14):99-100.

[3]覃煜,范伟男,张行,等.开关柜绝缘缺陷的局放带电检测及综合诊断分析[J].高压电器,2018,54(11):278-283.