開關柜絕緣狀態檢測與故障診斷

陽平

湖南平高開關有限公司 湖南長沙 4 1 0 0 0 0

1 開關柜絕緣故障及原因

1.1 開關柜內部的誤動及拒動類故障

造成這種故障的主要原因是開關柜傳動或者操作機構機械故障導致開關柜產生拒動故障，從而引起開關柜設備不能正常工作。此外，電氣輔助回路系統故障或控制部分也會造成開關柜絕緣故障，從而導致絕緣設備局部放電，造成開關柜誤動或者拒動，但是帶電檢測技術不能有效檢測這種機械故障[1]。

1.2 開關柜分閘故障

10kV高壓開關柜分閘故障表現為紅燈不亮、電動不能分閘。分閘線圈燒壞后出現冒煙、異味及保險熔斷等現象。10kV高壓開關柜內可控制回路的開路故障就是指轉換開關及斷線故障，導致跳閘線圈得到不到電力供應。在10kV高壓開關柜分閘故障檢測過程中，需使用萬用表測量開關柜下線圈電阻，在電阻過小的情況下，可判定為零件內部短路故障，并就制定相應的解決措施。

2 故障防范處理措施

2.1 作業人員對設備定期檢修

對開關柜設定專人進行定期檢查與維修，相關部門制定詳細檢修計劃，定期消除故障隱患。根據不同設備運行情況，進行具有針對性的檢查，對開關柜內線路、溫度、氣味、顏色、聲音等各種指標，嚴格篩查，確保無一忘查、漏查等情況發生，降低故障發生頻率。對相關作業人員，進行定期培訓及考核，增強專業能力和操作水平，并要求作業人員熟練掌握故障發生規律，做好預防工作，對于緊急發生事故，應有良好的應變能力，并對設備要進行跟蹤監控，加強設備調試，對故障發生頻繁的問題，做好總結，對設備使用年限、老化程度等問題，應作出及時調整或更換[2]。

2.2 暫態的電壓檢測

一般情況下，當開關柜內部出現局部放電問題時，在開關柜不連續金屬表面的斷開面上，開關柜內部導體上會有帶電粒子遷移到開關柜表面，在粒子不斷積累的情況下，開關柜表面就會存在電流，它會以電磁波的形態向外部空間傳播，從而使開關柜的金屬表面產生暫態對地電壓，影響設備的使用安全。對于對地電壓的檢測，需要采用傳感器接收電壓數據，然后利用專用的數據儀器、儀表對電流數據進行分析，有效判斷開關柜局部放電電流的大小，從而判斷開關柜局部放電的位置及可能出現的危險情況。

2.3 超聲波（AE）檢測法

超聲波與聲波相同，是物體機械振動的傳播形式。局部放電是一種快速的電荷釋放或遷移的過程，發生局部放電時，局部的電場應力、機械應力與粒子力失去平衡而產生振動，從而產生超聲信號。局部放電常伴隨著頻率高于20kHz的超聲波，超聲波信號通過不同介質并向四周傳播。超聲傳感器安裝在柜內，主要受環境噪聲和振動信號的影響。超聲傳感器安裝在開關柜柜體外層噪聲較小，然而超聲波跨越金屬傳播時衰減很大，因此超聲信號主要通過開關柜外殼縫隙傳出，超聲傳感器安裝在開關柜縫隙處檢測效果最佳。超聲波傳感器利用壓電晶體作為聲電轉化元件將超聲信號轉換為電信號，并經過進一步放大及信號處理后傳輸到采集系統進行分析，以達到檢測局部放電的目的。

2.4 提升10kV高壓開關柜絕緣性能

在開關柜接入電網并正式運行的情況下，其內部結構會受到工作電流及電壓的影響，需切實提升開關柜絕緣性能，降低開關柜故障發生幾率。一方面，開關柜內套管、絕緣子及隔板等結構應適用具有阻燃性的絕緣材料；另一方面，注意選擇伏安性好的電壓互感裝置，確保10kV高壓開關柜安全運行。

2.5 做好開關柜運維人員培養工作

切實提升10kV高壓開關柜運維人員專業技能及職業素養，確保10kV高壓開關柜運維工作專業有序開展。針對10kV高壓開關柜要點及注意事項，在相關工作人員群體中進行定期教育培訓。將運維人員績效考核成績與其薪資水平緊密的聯系在一起，確保工作人員能積極主動的投入新運維技術的學習，更好地提升10kV高壓開關柜運維效果，保證電力資源的穩定高效供應。

2.6 其他檢測方法

過熱故障的檢測以紅外測溫最為成熟。電氣設備在發生局部放電時伴隨著發熱，紅外檢測法通過紅外線測量儀器對這些電熱能量進行轉換以檢測局部放電區域的溫度變化，進而實現局部放電信號檢測的目的。此外還有紫外吸收光譜技術檢測開關柜內部的臭氧氣體含量，并以此判斷其內部絕緣被氧化程度。環境的濕度對開關柜的絕緣性能有著較大影響，因此也作為一種預防局部放電的檢測參數。化學檢測法是利用電氣設備絕緣發生局部放電時，設備的絕緣材料會發生分解破壞，產生部分新的生成物，通過對這些生成物的成分和濃度進行檢測就可以評估絕緣狀態。化學檢測法只能定性地對局部放電進行檢測，對發展緩慢的早期潛伏性電氣設備故障靈敏度較低[3]。

3 結語

絕緣故障對開關柜的正常工作影響十分突出，局部放電問題成為開關柜運行的主要安全隱患，采用傳統的檢修方式不能快速、有效、便捷地對故障進行判斷與處理，需要停車進行檢修處理，影響企業的安全生產。而超聲波技術、暫態地電壓帶電檢測技術，可以對開關柜的工作狀態與放電情況進行實時檢測，并能對開關柜的局部放電故障進行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不僅能及時發現開關柜在工作過程中存在的潛在問題，而且能提高開關柜的檢修效率。