开关柜绝缘状态检测与故障诊断

阳平

湖南平高开关有限公司 湖南长沙 4 1 0 0 0 0

1 开关柜绝缘故障及原因

1.1 开关柜内部的误动及拒动类故障

造成这种故障的主要原因是开关柜传动或者操作机构机械故障导致开关柜产生拒动故障，从而引起开关柜设备不能正常工作。此外，电气辅助回路系统故障或控制部分也会造成开关柜绝缘故障，从而导致绝缘设备局部放电，造成开关柜误动或者拒动，但是带电检测技术不能有效检测这种机械故障[1]。

1.2 开关柜分闸故障

10kV高压开关柜分闸故障表现为红灯不亮、电动不能分闸。分闸线圈烧坏后出现冒烟、异味及保险熔断等现象。10kV高压开关柜内可控制回路的开路故障就是指转换开关及断线故障，导致跳闸线圈得到不到电力供应。在10kV高压开关柜分闸故障检测过程中，需使用万用表测量开关柜下线圈电阻，在电阻过小的情况下，可判定为零件内部短路故障，并就制定相应的解决措施。

2 故障防范处理措施

2.1 作业人员对设备定期检修

对开关柜设定专人进行定期检查与维修，相关部门制定详细检修计划，定期消除故障隐患。根据不同设备运行情况，进行具有针对性的检查，对开关柜内线路、温度、气味、颜色、声音等各种指标，严格筛查，确保无一忘查、漏查等情况发生，降低故障发生频率。对相关作业人员，进行定期培训及考核，增强专业能力和操作水平，并要求作业人员熟练掌握故障发生规律，做好预防工作，对于紧急发生事故，应有良好的应变能力，并对设备要进行跟踪监控，加强设备调试，对故障发生频繁的问题，做好总结，对设备使用年限、老化程度等问题，应作出及时调整或更换[2]。

2.2 暂态的电压检测

一般情况下，当开关柜内部出现局部放电问题时，在开关柜不连续金属表面的断开面上，开关柜内部导体上会有带电粒子迁移到开关柜表面，在粒子不断积累的情况下，开关柜表面就会存在电流，它会以电磁波的形态向外部空间传播，从而使开关柜的金属表面产生暂态对地电压，影响设备的使用安全。对于对地电压的检测，需要采用传感器接收电压数据，然后利用专用的数据仪器、仪表对电流数据进行分析，有效判断开关柜局部放电电流的大小，从而判断开关柜局部放电的位置及可能出现的危险情况。

2.3 超声波（AE）检测法

超声波与声波相同，是物体机械振动的传播形式。局部放电是一种快速的电荷释放或迁移的过程，发生局部放电时，局部的电场应力、机械应力与粒子力失去平衡而产生振动，从而产生超声信号。局部放电常伴随着频率高于20kHz的超声波，超声波信号通过不同介质并向四周传播。超声传感器安装在柜内，主要受环境噪声和振动信号的影响。超声传感器安装在开关柜柜体外层噪声较小，然而超声波跨越金属传播时衰减很大，因此超声信号主要通过开关柜外壳缝隙传出，超声传感器安装在开关柜缝隙处检测效果最佳。超声波传感器利用压电晶体作为声电转化元件将超声信号转换为电信号，并经过进一步放大及信号处理后传输到采集系统进行分析，以达到检测局部放电的目的。

2.4 提升10kV高压开关柜绝缘性能

在开关柜接入电网并正式运行的情况下，其内部结构会受到工作电流及电压的影响，需切实提升开关柜绝缘性能，降低开关柜故障发生几率。一方面，开关柜内套管、绝缘子及隔板等结构应适用具有阻燃性的绝缘材料；另一方面，注意选择伏安性好的电压互感装置，确保10kV高压开关柜安全运行。

2.5 做好开关柜运维人员培养工作

切实提升10kV高压开关柜运维人员专业技能及职业素养，确保10kV高压开关柜运维工作专业有序开展。针对10kV高压开关柜要点及注意事项，在相关工作人员群体中进行定期教育培训。将运维人员绩效考核成绩与其薪资水平紧密的联系在一起，确保工作人员能积极主动的投入新运维技术的学习，更好地提升10kV高压开关柜运维效果，保证电力资源的稳定高效供应。

2.6 其他检测方法

过热故障的检测以红外测温最为成熟。电气设备在发生局部放电时伴随着发热，红外检测法通过红外线测量仪器对这些电热能量进行转换以检测局部放电区域的温度变化，进而实现局部放电信号检测的目的。此外还有紫外吸收光谱技术检测开关柜内部的臭氧气体含量，并以此判断其内部绝缘被氧化程度。环境的湿度对开关柜的绝缘性能有着较大影响，因此也作为一种预防局部放电的检测参数。化学检测法是利用电气设备绝缘发生局部放电时，设备的绝缘材料会发生分解破坏，产生部分新的生成物，通过对这些生成物的成分和浓度进行检测就可以评估绝缘状态。化学检测法只能定性地对局部放电进行检测，对发展缓慢的早期潜伏性电气设备故障灵敏度较低[3]。

3 结语

绝缘故障对开关柜的正常工作影响十分突出，局部放电问题成为开关柜运行的主要安全隐患，采用传统的检修方式不能快速、有效、便捷地对故障进行判断与处理，需要停车进行检修处理，影响企业的安全生产。而超声波技术、暂态地电压带电检测技术，可以对开关柜的工作状态与放电情况进行实时检测，并能对开关柜的局部放电故障进行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不仅能及时发现开关柜在工作过程中存在的潜在问题，而且能提高开关柜的检修效率。