高压开关柜常见故障及带电检测技术应用研究

高压开关柜常见故障及带 电检测技术应用 研究

杜纯

广东电网有限责任 公司汕头供电局 广东汕头 515041

摘要：本文主要对高压开关柜常见故障及产生原因进行了分析，并对高压开关柜带电检测技术应用进行了研究，以供同仁参考。

关键词：高压开关柜；停电检修试验；带电检测试验

一、前言
  高压开关柜是重要的配电设备，在供电过程中能够保障电力系统的稳定，随着科技的发展，智能电网已经在逐步发展，电网中小故障对用户用电影响不大，但是如果高压开关柜出现故障将会出现停电现象。工作人员经常使用停电维修的方法检查故障点，会影响维修的效果，新的检修技术应运而生，在不断电的情况下提高维修水平并且保证供电安全。基于此，本文主要对高压开关柜常见故障及产生原因进行了分析，并对高压开关柜带电检测技术应用进行了研究，以供同仁参考。
      

2. 高压开关柜常见故障分析
     高压开关柜作为配电装置的重要设备，通常在电力系统中被广泛的应用。随着城市电网不断发展，对于高压开关柜稳定运行的要求也在不断增多，但是由于高压开关柜的长期运行，导致电气绝缘强度降低，进一步引发故障。统计数据表明，电力设备50％以上的故障是绝缘故障。设备在长期运行中必然存在电、热、 化学及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，进而发生故障。近年来，在配网中的许多突发事故多是设备绝缘问题所致。传统的高压开关柜定期检修是在不了解设备情况下进行的，一方面浪费了时间与精力，给客户带来了一定的损失；另一方面对于两次检修之间出现的绝缘恶化却无能为力。当前，国内在运行中电气设备的带电检测方面还存在诸多问题，自行设计制造的在线检测设备还处于探索研究阶段，且测量精度较低，无法准确进行定位，在现场指导测量方面还处于空白期。因此，积极开展电力设备带电检测的研究，对于准确的故障检测与定位是十分必要的。高压开关设备主要易发生以下几类故障：一是机械故障，如拒分、拒合、误分、误合等，可能是机械性劣化引起的或是控制电路造成的，也有可能是导电连接处接触不良导致的，比如机械振动、触点温度升高引起接触点氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，最终出现局部熔焊等。

二是绝缘故障，如开关内绝缘受潮闪络，使开关绝缘杆烧毁，导致开关或绝缘瓷套爆炸，是开关柜故障的重要原因之一。三是开断故障，如在切断短路电流时开断失败，烧毁灭弧室。四是载流故障，原因主要是接触不好导致长期发热最终触头烧融。由于开关柜是一种综合性的成套设备且型号较多，因此其中的各个环节都可能引起缺陷和故障。从表1的高压开关柜故障分析表可以看出绝缘故障和过热性故障为主要故障。

表1、高压开关柜故障分析表

三、高压开关柜运行故障的主要原因
  大多数的高压开关柜，由于运行环境非常的恶劣，经常会有大量的粉尘、烟雾和蒸汽，所以会造成高压开关柜在长期运行的过程中受到侵蚀。由于高压开关柜在长期运行的过程中受到恶劣环境的影响，导致绝缘件变质老化，所以会引发绝缘问题。另外由于绝缘体的介电常数与空气中的介电常数相比较明显增加，导致绝缘体与导体之间的间隙变小，会产生间隙放电的情况，如果放电严重，也会导致高压开关柜击穿，进一步引发安全事故。

四、高压开关柜带电检测技术应用
  高压开关柜能够保证电网运行的正常工作以及出现故障时能够自动切断电路，近几年来我国由于城市化进程的加快，建筑工程增多影响高压开关柜经常出现故障，影响电力系统的安全性。由于智能电网在不断普及，所以在电网建设中会使用智能系统，并对高压开关柜提出更高要求，在检修过程中从人为检修到状态检修，利用红外线、超声波、暂态地电压检测等技术进行不断电检测能够保障系统的安全。
  红外线技术主要是利用热量进行探测，针对故障区域的热量进行检测识别，将其呈现出图像形式并且标注具体的数值，方便工作人员对故障点进行检修。利用此技术主要是能够将图像直接呈现给工作人员，清晰并且不会漏掉任何一个部件，能够准确的识别部件的热度，尤其是温度变化更是灵敏，只要红外线仪器对准部件就会立马出现部件的信息并且不会受到电磁干扰影响效果。红外线设备遇计算机设备相互作用，计算机能够帮助其处理图像和数据，提升工作效率。
  超声波检测技术主要是检测局部放电过程中产生的超声波，局部放电过程中会影响周围气体的变化，产生声波，不同位置所接收到的声波不一样，利用机器对声波进行检测以及分析，并利用分析出来的数据进行检修。超声波感应器一般安装在开关柜的外面，当开关柜内部产生局部放电情况超声波传感器将会接受信号并将其转换成电信号并传送到系统控制中心，可以将超声波传感器布置为一定的阵列定位三维位置，容易加快检修速度。此技术的关键在于抗声波作用比较强，

分析全面，但是开关柜中的某些结构会影响超声波传感器的工作。超声波局部放

电检测技术的具体检测流程如图1所示。

图1、超声波局部放电检测技术的具体检测流程

暂态地电压检测技术的检测部位分别是母排、断路器、电缆等设备，其与高

压开关柜的具体位置相对应，大部分位于高压开关柜前面板的中、下部，后面板

的上、中、下部。一般地，检测流程及判断方法如下所述：判断暂态地电压检测数据的方法同样有四种，其中暂态地电压数值是联系定值判断、横向与纵向分析这三种方法进行检测判断的。对现场的带电设备进行局部放电检测时，一般在高压开关柜柜体的前面、后面、侧面选择布点，通常前面选2点、后面和侧面选3点，后面和侧面的选点应根据设备安装的情况确定。如存在异常信号，应对该开关柜进行多次、多点检测，且在该柜体的金属表面至少选取三个点进行比较，查找信号最大点的位置。暂态地电压检测流程如图2所示。

图2、暂态地电压检测流程图
应用红外热像检测技术、超声波局部放电检测技术以及暂态地电压检测技

术开展高压开关柜带电检测项目时的判断依据和说明如表2所示。      

表2、开关柜带电检测项目的判断依据和说明

在上文所述的检测技术指导下，对高压开关柜实施带电检测后会得到诸多检

测数据，下一步的工作内容是分析这些数据，进而完成故障诊断、定位，以便及

时进行检修。高压开关柜带电检测数据应真实、客观地反映实际情况，并准确记

录测试结果。有关高压开关柜的管理数据应当详细建立台账，通过统计、横向等方法对检测数据进行综合分析，提高高压开关柜运营性能评定的可靠性。为方便对设备的故障点进行准确定位与处理，高压开关柜带电检测数据的分析非常重要，常用的分析方法包括横线分析法、 定值判断法以及纵向分析法等。

横向分析法：横向分析法适用于暂态地电压检测，其基本思想是比较相同电压等级的全部待测试高压开关柜内部的检测结果，当某一个高压开关柜的测试结果与其它开关柜的差别较大时，就能够对其存在的缺陷进行判断。以分析暂态地电压检测数据为例，简单介绍横向分析法的步骤如下：A=Σ T₁/n,确定测试值的偏移量量Δm％为:Δm％=T₁A/A×100%;判断平均值A 是否大于20dB。当A 大于20dB时，可对照表3进行数据分析。 表3根据测试值的偏移量区分危险级别，并提出相应的对策。

表3、危险级别判定标准

定值判断法:定值判断法适用于暂态地电压检测数据中A＞20dB时的情况， 其中高压开关柜暂态地电压检测数值为P。而且，在超声波局部放电检测中亦可应用定制判断法，其通过设定合适的阈值，在检测过程中以声音作为判决依据。

纵向分析法:纵向分析法针对不同时间点的测试结果，经过处理后得到高压开关柜内部局部放电情况。一般地，在纵向分析法中不会列入正常数据，通常都是异常数据，而且在对异常数据缩短检测周期进行比对时常应用纵向分析法。

五、结束语

综上所述，高压开关柜的带电检测技术最大的优势为不中断设备的正常供电，对减少一线运检人员工作量和提商供电水平效果湿著。针对高压开关柜实施带电检修后，改变了传统的检修思维和检修作业方式，设备检修工作做到了有的放矢，促进了设备检修管埋水平的提高，保证了设备的供电可靠性降低了安全隐患，取

得显著的社会和经济效益。

参考文献：
[1]范敏，何智强，吴水锋，等.高压开关柜局放带电检测试验平台研制及应用[J].湖南电力，2016，36（2）：36-38.
[2]方婷.开关柜带电检测技术的现场综合应用研究[J].商品与质量，2016（27）：102-102.

[3]万昌朋.浅析开关柜状态检修技术应用[J].工程技术：文摘版，2016（12）：00124-00124.
[4]张锋.高压开关柜局放带电检测数据异常分析及处理措施[J].科技与创新，2016（21）：114-115.