带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用探讨

带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用探讨

刘红星 1 孔祥波 2

1. 国网 江苏省电力有限公司宿迁供电分公司  江苏宿迁  223800

2.国网江苏省电力有限公司检修分公司宿迁运维站 江苏宿迁 223800

摘要：我国经济水平和人民生活水平不断提高，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，具有广泛的应用前景，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。

关键词：带电检测技术；开关柜绝缘；故障检测；应用探讨

1导言

绝缘故障已成为危及开关柜安全稳定运行的首要隐患，传统检修模式已无法快速及时有效的诊断处理，使类似隐患发展为严重故障。基于超声波、暂态地电压的带电检测技术可以对开关柜状态量进行实时监测，操作简单，安全有效，可大大提升设备的安全运行，保证矿井用电安全，具有较大的推广意义。

2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。

3带电检测技术在开关柜绝缘故障检测的应用

3.1开关柜带电检测技术的一般应用

（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）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。

3.2带电检测技术的具体应用

（1）超声波检测的具体应用。举例来说，针对于某电厂变电站开关柜进行超声波局部放电检测，通过超声波306间接测试可以发现存在异常现象。在306间接测试中可以看出，其有效值达到了8.5mV，除有效值外，其周期性峰值达到了26mV，由此可见其频率相关性在50Hz及100Hz时较为明显（这主要是相对于背景测试而言）。在背景测试，其有效值在0.45mV左右，而其周期峰值在1.6mV左右，而在实际的背景测试中频率相关性并没有出现，这就说明背景测试中不存在其他方面的形式干扰（白噪声，频率均匀分布，具有典型性）。同样是在间隔测试中，其检测信号则存在较大程度的增长，且增长相对来说急剧性。通过相位模式分析（见图1），整个检测形成的信号幅值较为分散，其幅值呈现出聚集不明显的特性。其本身也并未呈现出明显的急剧性特征，因此可排除自由颗粒所带来的影响性。但是，未出现急剧性的现象并不能得出“不存在局部放电及电晕放电的现象”这一结论。这主要是超声波在复杂的绝缘套、板等复杂的结构情况下，因开关柜各个界面的反射、扩散等作用产生出衰减性，通过超声波所显示出的可能并不明显。而实际中的放电现象可能相对来说更加具有明显性。针对以上现象，发现存在的问题可对开关柜进行解体性检查。通过观察找出开关柜内部母线是否存在放电、烧蚀痕迹；检查引线及静触头连接螺栓是否存在松动现象。通过这些检查针对具体现象加以解决。（2）暂态地电压测试现场应用。当采用暂态性地电压现场测试中，发现现场开关柜仪表数据显示存在一定的电压显示异常时，例如针对于现场开关柜的暂态地电压，针对于间隔位置前中、前下、后上、后中、后下可发现电压测试的数据值存在明显偏高性。其脉冲的数据显示良好、重复性也较好。在进行测试后的结果分析，通过对比最近一次暂态地电压测试结果数据进行对比，可有效判断开关柜是否存在绝缘故障引发的放电异常。例如，之前的暂态地电压测试现场数据可能是15dB，而通过对比现有数据可以发现，现有的暂态电压检测结果超出了22dB～45dB，由表1可以看出，暂态地电压呈现出两边低、中间高的趋势。针对这一现象可借助于超声波加以进一步检测，通过借助于声波音频设备，合理分析放电声音，可以进一步判断放电情况，进而加以解决。

图1306间隔超声波测试相位模式图

4结语

总而言之，带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用具有较强的现实意义。在实际的检测应用中，可以利用一种带电检测技术，也可以综合利用多种带电检测技术。在对开关柜进行检测的基础上，合理分析及判断，往往能够更好地找到问题的根源所在。

参考文献

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