高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断

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0 引言

高压开关柜的绝缘性能体现于其内部的绝缘子，绝缘子存在任意问题就代表高压开关柜绝缘性能下降，反之则处于正常水平，而当绝缘性能下降，高压开关柜内就可能出现各种故障，甚至于某些故障会造成安全事故，如局部放电。因此从保障高压开关柜正常运作还是维护电力工作者安全等角度上，都有必要采用相关方法对高压开关柜绝缘性能进行检测，并根据检测结果进行故障诊断，对此进行分析具有一定现实意义。

1 高压开关柜绝缘性能检测方法

目前，常用于高压开关柜绝缘检测中的方法有超声波检测、TEV检测，各方法具体内容见下文。

1.1 超声波检测 因为当高压开关柜绝缘性能下降，其绝缘子存在破损之后，其内部电路的电荷所受约束就会减小，此时内部电力就会从破损位置向外放射、转移，这种现象被称为局部放电，是绝缘性能下降的一大特征，所以根据这一特征，可以采用超声波检测方法来进行检测。原理上，当高压开关柜出现局部放电现象后，周边电场应力、机械应力、粒子之间的平衡关系会受到破坏，出现不平衡现象，这种现象具有震荡、渐强的特征，达到一定水平后会导致其他电气元件受到干扰，此时局部放电现象就会产生一种超声波，而超声波在排出空气密度、声速影响因素的情况下，其声压平方同声能量之间是正比关系，因此采用超声波检测技术可以对高压开关柜当前超声波声压变化信号进行测定，根据超声波变化信号可知内部是否存在局部放电，若存在可根据数值了解局部放电当前释放电能数值，判断情况严重程度[1]。

1.2 TEV检测 高压开关柜绝缘性能下降后出现的局部放电现象会产生电磁波，电磁波会从环境内的缝隙向外传输，在外部空间形成一个暂态性电压，根据这一特征，即可采用TEV检测方法对绝缘性能进行检测。原理上，首先因为局部放电的电磁波会让开关柜周边的导电系统及接地金属之间出现电容放电量，电量数值通常较小，持续时间比较短，但此时受分布电容影响，高压开关柜就相当于一个金属板，其缝隙与地面之间的距离相当于电力传输线，而当局部放电电能出现在开关柜外部，就代表放电电流值会随着电磁波电压增长而增长，证明两者之间存在密切关系，其次根据电流值与电磁波电压之间的关系，采用TEV传感器可以测得实际数值，随后排除传输过程中的损耗，选定电力传输线自感、电容数值进行计算，可知当前局部放电的阻抗，阻抗越高则局部放电现象越弱，反正越强。

2 高压开关柜绝缘性能故障诊断方法

2.1 故障检测系统的应用 考虑到高压开关柜绝缘性能下降后的局部放电现象具有一定危险性，让人工直接进行检测容易会发生安全事故，同时人工检测效率不足，难以第一时间发现故障、识别故障，因此诊断效果不好。这一条件下，在高压开关柜绝缘性能故障诊断当中，建议采用先进技术构建一个故障检测系统，该系统在架构上可以分为三个层次，即检测层、交互通信层、终端层，其中检测层通常由各类电气传感器组成，将这些传感器安装在高压开关柜绝缘子及相关电路上，这样传感器就能对高压开关柜的电力数值进行实时检测，同时将检测得到的实时数值通过交互通信层发送到终端层，以便于终端层作出判断，可以根据传输而来的数值了解高压开关柜当前绝缘性能水平，或判断绝缘性能下降后开关柜出现了什么故障，交互通信层由传感器无线通信装置、换能器、终端通信接口组成，其中传感器无线通信装置主要负责传输初始数值信号载波，而因为初始载波格式为电信号格式，不能被终端通信接口读取，所以载波会被发送到换能器上，由换能器将电信号转化为数字信号格式，再发送给终端通信接口，这样既终端即可读取数值，终端层一般由计算机实现，在计算机上设计可视化软件，可以将接收到的数值展示给人工，由人工进行分析与决策，若发现故障可以在终端计算机上拟定指令，通过交互通信层对高压开关柜进行控制，尝试消除故障，如果不能则需要前往实地进行操作，但根据所展示的数值信息，人工至少可以知道故障类型、故障位置[2]。

2.2 故障诊断方法 在故障检测系统基础上人工一般可以通过统计分析法来作出故障诊断(如果所使用的的故障检测系统属于智能系统，具备识别数值信息，并作出智能决策的功能，则可以将该方法纳入智能逻辑中，设定好相关流程与数值标准即可)，即首先根据高压开关柜绝缘性能下降时的数值表现可知，当绝缘性能下降，高压开关柜内部电压会不断增强、阻抗会不断降低，其次依照统计分析法，可以将检测所得的所有电压、阻抗数值信息整合，形成一个数字化趋势图，该趋势图具有动态化展示功能，能够根据实时数值变化而变化，因此当趋势图中的电压图形不断拔高，阻抗图形不断下降，就说明高压开关柜的绝缘水平正在下降，极有可能已经发生了局部放电现象，对此就可以观察其他数值信息，如开关柜分闸线路的电压数值信息，如果电压数值低于标准值，就说明当前开关柜存在分闸故障。此外，在发现高压开关柜绝缘水平下降后，还可以通过故障检测系统的交互通信层向开关柜发送运作指令，同时观察传感器的采集数据，若在指令发出后高压开关柜未能执行指令，就说明相关电气元器件可能依旧损毁或者短路现象。

3 结语

综上，本文对高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断进行了分析，阐述了相关检测方法与故障诊断方法。通过分析可知，在高压开关柜绝缘性能检测中，可使用超声波、TEV方法来进行检测，两者任选其一即可，通过检测可知高压开关柜当前绝缘性能水平，了解绝缘性能下降后的特征，随后通过现代化的故障诊断方法，可以起到第一时间发现问题，及时解决开关柜故障的作用。