关于开关柜内部绝缘缺陷的检测与研究

关于开关柜内部绝缘缺陷的检测与研究

庄卓文

广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000

摘要：电力工业是这个国家的主要能源来源之一。它在人们的生活中起着不可替代的作用。如果由于某些原因瘫痪，影响将是巨大的，人们的生活将受到很大的影响。为了减少或避免这种隐患，大量的开关柜投入使用，在很大程度上起到了一定的作用。但是，一些设备存在缺陷，除了功能有限，还会对电网产生负面影响，很多事故就是由此造成的。这就需要加强检测工作，不断完善开关柜，防止问题再次发生。

关键词：开关柜；内部绝缘缺陷；检测

引言

高压开关柜在电力系统中应用广泛，担负着关合电力线路、保护系统安全的双重任务。但受生产制造水平等因素的影响，开关柜的内部绝缘部分通常会有些小间隙。在运行过程中这些小间隙会引发局部放电，若局部放电时间较长，便会引起开关柜内部的绝缘劣化，甚至是绝缘击穿等故障，从而威胁设备安全，严重时还可能引发停电，造成经济损失。由于检测现场运行中设备的局部放电与绝缘状态的技术还不成熟，因此预防性检测就显得愈发重要。然而不可能对所有设备均进行预防性试验，在实际应用中应尽可能延长开关柜的检修周期。

1高压开关柜绝缘事故分析

1.1事故类型

高压开关柜绝缘事故类型如下:(1)拒合事故与机械事故。前者最为常见，高压开关柜无法分闸时拒合事故会发生，这与设备内部断路器失常有关，断路器无法闭合，导致开关柜分闸动作受到影响。(2)爆炸事故。高压开关柜自身绝缘性较差，内部绝缘介质老化，或外部环境的空气潮湿度不适合开关柜工作，绝缘层损坏后，设备内部元件也处于恶劣环境运行，最终引发爆炸事故。(3)载流回路与操作回路引发绝缘事故。载流回路故障就是回路过热，如果回路内有部件接触不良，回路就会升温。开关接触面积或压力无法达到标准时也会造成回路升温，导致回路无法正常运转。操作回路故障即元件变形，形变后元件位移，机构操作时卡涩，使设备故障率增加。

1.2原因分析

分析高压开关柜在运行时发生绝缘故障的原因，具体如下:(1)环境影响因素。高压开关柜大多是处于恶劣的环境运行，绝缘子作为设备的重要组成部分，如果空气湿度较高，绝缘子干燥状态受到影响，绝缘电阻无法正常工作，高压开关柜绝缘层被损坏。因此，人们需要保证环境的干燥度，及时清理高压开关柜外部的水渍，确保内部绝缘电阻正常工作。为避免高压开关柜出现污闪事故，要求运维人员做好对环境的把控，防止电流泄漏引发绝缘故障。(2)爬距与间隙不足。在正常电压状态下，电弧事故的产生与绝缘爬距和间隙不足有关。这时启动高压开关柜，绝缘层保护能力不强，无法达到绝缘等级要求，且内部元件老化或质量问题，最终引发绝缘事故。(3)设备自身质量存在问题。从元件质量与安装步骤角度分析，高压开关柜在使用之前，人们需要对设备进行耐压试验，以此了解设备整体和局部位置的耐压性。如果元件性能不达标，设备的整体性能也会受到影响。

2开关柜内部绝缘缺陷检测方法

2.1脉冲电流法

电荷的转移是局部放电的主要现象。一旦出现局部放电，电压也会随着电荷转移而波动。因为此现象是瞬时发生的，持续时间非常短，会放出过量的电磁辐射。在对其进行多次观察后，我们还可以发现这种现象是比较明显的，还不容易受到干扰而呈现出不同的情况。因此，可以基本判定这种现象适合用于发现缺陷，并设计出相应的方法。脉冲电流法所需要的仪器比较普通，整个流程也十分简便，不需要较长的时间就可以完成检测。该方法是利用回路中电荷转移形成的电流信号，一旦存在缺陷的位置出现了放电的现象，就会因为耦合电容的存在，脉冲电流会直接与检测阻抗耦合，这样局部放电检测仪就可以获得当前的放电量，也就使PC值。

2.2局部放电分析技术

这是一种光学分析法，是通过观察局部放电所产生的辉光来达到检测目的。通过肉眼是不能清晰地观察到现象的，所以有很多个中间环节要进行，不能缺少任何一个。其中比较重要的一点就是用仪器来增强现象，这样容易被捕捉并观察。同时，增强的辉光可以被构造成分辨率更高的图像，可以帮助降低误差，使结果尽可能准确。一般来讲，仪器可以将误差降低到0.1nC以下。该方法的优势也有很多，比较有代表性的就是，它的结果并不是抽象的，是可以直接看到的。也就是说，我们可以客观的去分析出结果，从而确定它是正确的。同时，该方法的灵敏度很高，且光基本不会出现变化，所以不需要考虑干扰问题，可以适应多种条件下的检测。但是一些缺点也是需要注意的，比如设备的透光性要好，必须可以看到里面的现象。在一些特殊的干扰下，辉光的形态会出现很大的变化，可以通过多次试验来确定是否被影响，也可以做好屏蔽。

2.3超声波检测

这种检测方法的原理比较简单，局部放电会产生频谱很宽的超声波。我们利用这一特性，可以通过仪器来捕捉并检测超声波来获知出现放电的位置。该方法的过程需要用到多种仪器，还必须控制误差，难度是相对较高的。在检测时，干扰产生的影响是很大的，经常会使结果完全偏离真实值，这是要特别注意的一点。故而这种检测大多是用在一些实验中，实际工作中几乎没有被用到。其大概的过程是受限将声波信号转化为电信号，通过仪器进行分析处理，再记录并将结果显示。通过这种方式，就将一个抽象的信号转化为了一个图像，容易观察与分析。分析图像可以看出声波特征，进而获知缺陷的程度以及位置。

3加强故障排查

做好高压开关柜运行环境的现场检查工作，对绝缘事故进行故障排查，找出所有可能引发事故的部位，经过详细排查后降低事故发生概率。对此，以下建议可供参考:(1)避雷装置。为了设备后期维护的便利性，不能将避雷装置直接安装在母线室外，安装前应对装置进行预防性试验，装置运行时也要对其进行监督，及时发现避雷装置内元件的损坏或老化情况。(2)天气因素。如果高压开关柜在室内安装，但为了防止室外潮湿的空气无法进入室内，工作人员也应对高压开关柜采取隔离措施。建议在室内做好抽湿措施，确保室内与室外空气湿度处于同一水平。由于变电站湿气比较重，高压开关柜内部会有凝露产生，建议工作人员使用湿度计对空气湿度进行检测，如果湿度超过80%，这将会影响高压开关柜闪络电压的变化。(3)隔板质量。使用绝缘材质的隔板可以保证高压开关柜处于绝缘环境下运行。针对高压开关柜自身质量问题，为了提升设备整体性能，确保所有元件性能过关，使设备通过耐压试验，建议对高压开关柜的各项元件改进制造工艺。对此，要求工作人员严格按照规定紧固配件螺丝，紧固后如果螺杆过长，应对瓷柱和紧固底板相接触进行绝缘与加固处理，防止高压开关柜运行时遇到局部电场集中问题。在组装机械连锁装置时，应合理区分分闸与合闸，防止二者误操作，确保高压开关柜正常工作。

结语

电力系统的运行保证了电力的供给，这对于我们的生活是很重要的。但是这个系统并不是完全可靠的，事故的发生很难被预测与避免。在设备运行过程中最应及时发现缺陷，排除缺陷。如果缺陷不解决，引发的问题是很严重的。闪络现象基本都与此有关，所以应当尽早发现尽早处理，降低事故出现概率。总得来讲，绝缘性是重中之重，一方面要加强检测，另一方面要结合现有技术进行改进。

参考文献

［1］张雷．高压开关柜绝缘事故的分析及防范措施［J］．通信电源技术，2019，36(06):151-153．

［2］安全喜．高压开关柜绝缘事故分析与风险防范［J］．信息通信，2020(02):272-273．

［3］任同旺，张培仁.高压开关柜绝缘缺陷分析及改进措施[J].山电力技术，2020，09：181-183.

［4］张勇，吴鹤民，盛亚伟，等.联合局部放电检测技术在开关柜上应用[J].江西电力，2020，06：40-43.