高压隔离开关故障及检测技术研究胡鑫

高压隔离开关故障及检测技术研究胡鑫

胡鑫

国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830002

摘要:高压隔离开关是常见的电气装置，当高压隔离开关存在故障时，电力系统的正常运行与安全稳定就会受到威胁，为此本文谨就高压隔离开关的绝缘瓷件断裂、开关操作失灵故障及其成因进行分析，并有针对性地提出相应的故障检测技术策略，旨在减少高压隔离开关故障带来的影响，维护电力系统的正常运行。

关键词:高压隔离开关；超声波检测；振动检测

前言

高压隔离开关作为一种较简单的高压开关，已经广泛应用于电力系统，它的稳定可靠的运行关系着电力系统的整体安全可靠稳定运行，在整个工业经济的发展中发挥着重要的作用。它的基本作用就是在保证线路无电流的情况下，将电气设备和高压电源隔开或接通。电力系统的运行和维护都离不开高压隔离开关，因此，高压隔离开关故障的分析和处理措施对于电力系统的整体运行质量具有重要的现实意义。

一、高压隔离开关常见故障分析

1、开关绝缘子断裂

在高压隔离开关中，绝缘子是其中极为重要的支撑及旋转部件，会起到支撑并连接导电系统及传动机制的重要作用，一旦绝缘子断裂，就会导致导电系统故障，会导致变电站线路短路或电力供应终止等情况，并且会存在一定的安全隐患，有可能威胁生命安全。例如，某供电企业35kV供电站某开关B相下节瓷支柱绝缘子断裂，导致该高压隔离开关出现了相间短路故障，导致相应变电站出现开关跳闸，致使全站电力中断。基于此，要明确绝缘子断裂会产生的严重后果，并对绝缘子断裂故障的主要成因加以明确：①瓷件材料质量不合格，自身存在裂纹或黄芯等质量缺陷，影响绝缘子强度及性能；②胶装质量不合格，存在胶装间隙等工艺问题，或者瓷件胶装时，胶装位置存在杂质或堆砂等问题，影响绝缘子瓷件的均匀受力；③绝缘子瓷件在长期使用下发生老化，表面腐蚀等问题，影响绝缘子材料机械强度；④高压隔离开关零部件设计得不合理，绝缘子瓷件受力不均匀，瓷件断裂；⑤高压隔离开关安装与操作的不合理，影响绝缘子部件机械荷载，导致部件断裂等问题。

2、开关操作失灵

高压隔离开关在使用中可能会发生开关操作不顺畅或者操作失灵等现象，包括开关失灵、拒分拒合、开关分合不到位、部件损坏等故障，而这些故障的发生极为常见。当高压隔离开关分合不到位时，设备动静触头也会受到影响，导致接触不良的情况发生，增加接触电阻，导致导电回路温度异常升高。导致高压隔离开关操作失灵故障产生的原因主要集中在以下方面：①结构设计不当、零部件加工不够精准，影响分合闸操作；②机械材料强度、硬度不足，导致材料变形；③材料锈蚀，影响零部件之间的相互连接，导致高压隔离开关无法正常操作，导致操作失灵；④开关传动及转动部件锈蚀，导致转动或传动受阻，影响有效操作；⑤高压隔离开关电动操作机构的二次回路电气元件存在质量问题，或者由于电气元件接触不良而导致开关控制失效，对于开关的正常操作产生负面影响；⑥高压隔离开关设备的安装与调试不得当，导致设备在正式投用之前就存在质量问题，影响设备的灵活操作。

二、高压隔离开关常见故障检测

1、针对绝缘子断裂的检测技术

超声波探伤

超声波检测是常见的绝缘子故障探伤方法，随着技术的发展与成熟，已经逐渐形成行业技应用标准。超声波探伤检测技术的应用，是通过向绝缘子法兰发射超声波，对其内部反射信号加以分析，来判断绝缘子瓷件是否存在表面裂纹或内部缺陷。常见的超声波探伤方法，包括爬波探伤与小角度纵波探伤，主要探伤与检测区域为绝缘子法兰根部的瓷柱位置。探伤检测时，通过超声波仪器探头发出高频脉冲信号，通过传感器中的压电晶片耦合，进行信号传播，受到绝缘子内部介质的反射，通过传感器接收，并将超声信号转换为电信号，形成超声波形。可以通过爬波探伤来检测绝缘子瓷柱表面是否存在裂纹，通过小角度纵波探伤来检测绝缘子内部是否存在缺陷，可以结合两种不同的探伤方式，来进一步提高绝缘子故障检测的精准性与有效性。超声波检测中，超声波探头及绝缘子曲率之间的耦合度会影响超声波检测效果，在一定程度上存在误判的可能性。同时，由于超声波检测是一种局部探伤方法，其检测方具有一定的局限性，通常限定在绝缘子法兰根部3cm的区域范围内，并且需要停电检测与高空作业，因此具有一定的危险性与较大的工作量。

振动检测

振动检测的应用范围交广，且操作简单、测试高效，且具备较高的可靠性，同时作为一种无损检测而被广泛认同。振动检测的原理，是基于对高压隔离开关绝缘子固有频率的有效检测来对该设备是否存在故障与缺陷加以判断。高压隔离开关运行与使用中，由于外部因素或开关操作时的机械因素影响，开关绝缘子可能会发生形变，导致断裂。利用振动检测时，在绝缘子伞裙上布置传感器设备，基于震动频率进行响应曲线的转换，通过该曲线确定绝缘子固有频率的变化。当绝缘子存在故障时，其固有频率会产生变化，通过对振动信号曲线加以对比，可以确定绝缘子是否存在故障与缺陷。振动检测具备较强的抗干扰性，且便于操作，可以很好地对高压隔离开关绝缘子强度进行评价，明确绝缘子是否存在缺陷与劣化问题，因此具备较强的检测优势。在实际的应用中，可以将振动检测与超声波检测相结合，通过两种检测技术的相互结合与相互印证，以保障高压隔离开关故障检测结构的精准性与可靠性。除了振动检测及超声波检测之外，还有应力应变检测、红外热成像检测技术等，都可以在高压隔离开关绝缘子断裂故障检测中起到重要作用，可以通过这些技术的相互融合，有效提高绝缘子断裂故障检测的精准性。

2、针对隔离开关失灵的检测

电机电流检测

对于高压隔离开关机械故障进行检测中，电机电流检测是一种较为新颖的检测方法，该检测可以用于实验室检测。隔离开关的电力电流与电机输出力矩之间存在的一定关系，通过对电机电流波形的测量，就可以有效评估电机输出力矩。在对隔离开关分合闸操作时，操作绝缘子时会产生较小的机械传动阻力，并体现在驱动电机输出转轴转矩变化上。如果机械开关出存在操作不顺畅等故障情况，机械力矩增加，此时采用电机电流检测，就可以对其机械故障程度加以明确。断路器、变压器等存在有载分接开关的设备故障检测中可以应用电机电流检测技术，目前在隔离开关检测中的应用尚未完善，还需要加以进一步研究与探索。同时，隔离开关故障问题具备多样化特征，因此当故障发生时，不同的故障程度及故障位置，都会增加隔离开关操作力矩，表现为装置操作不顺畅的问题，产生电机电流波动，会对高压隔离开关机械故障的检测与判断产生影响。随着技术的应用与发展，电机电流检测技术必将逐渐发展成熟，并且逐渐与信息技术、传感技术相结合，实现在线检测。

结语

总之，高压隔离开关在运行中出现故障不仅仅影响了高压隔离开关正常工作，而且降低了我国电力系统的安全可靠稳定运行，所以对高压隔离开关的故障进行分和处理能有效提高电力系统运行的可靠性。同时针对高压隔离开关的常见故障，有必要加强高压隔离开关的常规维护以减少高压隔离开关故障。

参考文献

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[3]邱志斌，阮江军，黄道春，张宇，张恩伟.高压隔离开关机械故障分析及诊断技术综述[J].高压电器，2015，51（08）：171~179.