带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

蔡文静

摘 要：本文以某变电站负荷及其重要地位为切入点，对高压开关柜带电检测技术及其应用的问题展开讨论，重点分析了35kV高压开关柜内部绝缘故障及故障排除、处理，通过总结故障问题及问题发生原因，旨在探索针对性措施为实践工作提供参考。

关键词：带电检测；绝缘故障；高压开关柜；应对措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.165

当前，我国电力系统中应用较为广泛的高压开关柜多是处于35kV、10kV 的系统中，其主要服务对象是居民的生活用电，一旦发生故障，就会直接影响到系统的稳定性和人民的正常生活。所以，开关柜设备的安全和稳定运行关系重大，影响十分深远。

1 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[1]。

2 高压开关柜局放检测应用案例

2.1 故障简介

某一个变电站的35kV开关柜在实施日常的暂态地电位和超声波局放的检测时，关于超声波检测数据出现了异常的情况，其最大值为31dB，远远超过了背景值（15dB）。根据这些现象工作人员进行了初步判断，认为柜内设备出现了局部放电的问题，而放电的位置应该位于隔离开关静触头旁边。

2.2 检测分析

工作人员发现，35kV 配电室的运行环境存在相对湿度较高的问题，经检测，相对湿度为70%。处于高湿的环境中，分段3101隔离开关柜中的绝缘件就容易产生水雾，在检测中还发现了其他柜的绝缘件也存在一样的问题。经过检测分析，可以得出以下结论：35kV 配电室的TEV 背景值偏小，并不存在外部干扰。而分段3101隔离开关柜后柜超声波过高，可判断出现了较强局部放电，主要原因为静触头绝缘件质量不佳，且长期处于潮湿环境。

2.3 停电检查

工作人员对某变电站进行35kV开关柜暂态地电压和超声波局放带电检测，发现分段3101隔离开关柜顶部存在异常局部放电的现象，并且现场可以听到放电的声音，班组人员初步判断是由于开关柜内湿度过高造成异常放电的现象。工作人员马上联系生产厂家，准备相应的备品备件，同时加强对该开关柜的检测巡视，观察该缺陷的发展情况。针对上述问题，开展分段3101隔离开关柜局部放电缺陷处理，现场对该开关柜进行了停电检查。经检查后发现3101柜的内部明显湿度比较大，很多绝缘件上出现了不同程度的凝露现象，同时3101柜内上触头盒等处发现明显的放电痕迹。现场对上述有问题的绝缘件进行了处理和更换，同时开展开关柜交流耐压等试验进一步对开关柜进行检查。

2.4 原因分析

（1）绝缘距离不足。在这一案例之中，爬距和空气间隙不足是此次绝缘损坏问题的主要原因。在实践中，有部分厂家生产的手车柜，为了能够缩短柜体的尺寸，就会在很大程度上缩小柜内部件的相间距离，也就容易出现绝缘强度不足的问题。

（2）制造工艺与安装不佳。对于开关柜的整体绝缘效果而言，制造的工艺和安装的过程具有十分大的影响力。比如在制造过程中如果局部金属件尖端处理不善就容易引发局部场强的集中；如果开关柜内部构建间距不达标就会降低其绝缘强度；如果出现螺丝等固定的部件松动的小问题也可能会引发一系列大问题。

（3）运行环境条件的影响。开关柜的运行受到环境影响较大，且温湿度等运行环境不佳已经成为当前发生开关柜绝缘闪络的主流原因。通常而言，污闪的情况一般需要两个条件，一是“污”，另一个是“湿”。对于那些处于室内环境中的设备而言，“污”的情况较少出现，但是在很多地区，受到变电站所处地理位置、周围环境的影响，可能出现较高的空气湿度，如果不能有效控制湿度，非常容易出现开关柜内部构件出现水雾的情况，最终导致爬电或闪络[1]。

3 应对措施

在实践中，表面放电的问题其实非常常见，其根源在于配电室的环境控制措施不足，设备运行环境不佳，且维护工作不及时，导致开关柜内湿度过大，以至于形成凝露。我们可以从以下几个方面采取针对性措施。

（1）加强配电室除湿工作，保障设备运行环境。可以在配电室放置除湿袋、安装除湿机以及温湿度检测设备，及时检测设备运行环境，加强对设备的维护。

（2）优化开关柜设计，融入通风散热功能。通过优化设计，加强开关柜自身对环境的适应力，可以设计百叶窗通风口以防止柜内潮气的聚集。

（3）密切关注开关柜电缆孔密封状态，通过周期性的检查防止电缆沟内的潮气影响开关柜的运行。

（4）加强开关柜除湿措施。加强开关柜的除湿功能，通过通风来疏散开关柜内的热量，加强蒸发作用，提高柜内干燥度，或者可以增加除湿装置的种类和数量，在安装位置及安装方式中也要注意采取有效措施防止其环境过度潮湿[2]。

4 结束语

我國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。

参考文献：

[1]曹飞翔.基于TEV、超声波联合检测的开关柜局部放电诊断研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[2]丁薇，彭晶，宁威.35kV开关柜局放带电检测[J].云南电力技术，2015，43（03）：117-120.