高压开关柜不停电检测典型新技术应用现状探讨

郭斯斯

摘要：在配电网中，高压开关柜就是用来进行电气配备的电气设备，由于其工作时间较长，所以承担的高负荷电流也就较多，由于高负荷电流的影响，并且高压开关柜的各组件接头发生松动等现象，这会导致高压开关柜中的电阻变大，如果电阻变大了，就会导致高压开关柜内部热量升高，容易使其内部出现一定的损坏。

关键词：高压开关柜;不停电检测新技术;状态检修

引言

高压开关柜是配电网中的重要设备，数量庞大，其在现场运行过程中故障频发，直接影响设备乃至影响整个电网运行时的安全稳定性。电网设备检修现如今实行的是状态检修模式，然而通过状态检修模式依然要求在设备停电的情况下来收集设备的状态量，现如今此种做法与对供电部门的要求不相适应。由此，通过不停电的方式来收集设备状态量的研究已刻不容缓。

1高压开关柜现状

近年，通过分析变电站内高压开关柜运行中发生的各类故障，总结出影响其可靠性的主要问题。（1）GG 系列、XGN 系列开关柜存量大、问题多，平均运行 15 年左右，故障率较高。（2）小型化开关柜空间紧缩，分支排间、分支排对地间绝缘净距严重不足，受潮湿、灰尘等影响，多发生绝缘降低、局放超标等缺陷。（3）高压室由于存在通风除潮设备配置不足或使用效果不佳，电缆孔洞封堵不完善等问题，因此多发生绝缘设备受潮、小动物进入等严重事故。（4）部分单位存在不符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》情况，如开关柜内接线隐患，“五防 ”、泄压通道不满足要求等。（5）开关柜技术门槛低，生产厂家多，产品质量良莠不齐。

2高压开关柜不停电检测典型新技术应用

2.1断路器分合闸线圈电流测试技术

目前在对断路器的例行试验中，通过低电压分合闸试验来检测断路器的状态，而该测试规定的分合闸范围较为宽泛，仅通过动作电压的高低来分析判断断路器的工作状态，不能有效地反映出断路器内部潜在的缺陷，同时无法对故障进行定位。在高压断路器的合、分操作过程中，线圈电流的任何变化都直接反映了铁心运动细节，并且有大量信息存在于直流电磁线圈的电流波形中。存在于线圈中的电流属直流电流，其中的电流不是一成不变的，让它会随着每一次的分过程或者合过程而变化。有很多十分重要的信息内容存在于电磁铁线圈之中，该电磁铁以及所控制的阀门和脱扣器在实践过程中的运作情况可以由此波形直接反映得出，这对于监测分合闸线圈电流影响甚大。断路器操作部分的实时运行状况可以通过对合或分操作线圈电流的监测来判断。铁心的运动行程可以通过线圈电流的波形来掌控，通过观察电流波形以及电流信号的一些特征，以此得出铁心运动的过程之中是否存在停顿、拒分、脱扣、拒合等问题。分合闸线圈电流包含了关于断路器整个操作回路的极大信息，分合闸线圈动作电流暂态波形，通常是由两个波峰和一个波谷构成，根据波峰波谷出现的时间位置，将波形划分为五个阶段，代表分合闸过程不同的运动过程，通过与历史数据的对比分析，发现可能存在的潜在缺陷、并对缺陷进行定位，能够直观、精确的反映出断路器各部件的运行状态良好与否。

对于同型号正常分断的断路器，该暂态波形重复性很好，并且非常有规律通常是由两个波峰和一个波谷构成，根据波峰波谷出现的时间位置，将波形划分为四个阶段，各个阶段具体如下：（1）阶段 I，t=t 0 ～t 1，线圈在 t 0 时刻通电，即分合闸命令下达时刻，t 1 为铁芯开始运动的时刻，即线圈电流逐渐上升，磁通上升至足以驱动铁芯运动时，铁芯即将运动的时刻。（2）阶段 II，t=t 1 ～t 2，铁芯开始运动，需要维持铁芯运动的电磁力减小，电流逐渐下降，到达 t 2 时刻，铁芯已触碰到操作机械负载、速度显著下降或停止。（3）阶段 III，t=t 2 ～t 3，当铁芯撞上分合闸锁扣装置锁闩或阀门、铁芯停止运动或有短暂的弹跳、电流开始增大，使得分合闸弹簧开始动作;一段时间后电流保持缓慢增长或稳定的态势，开端过程继续进行。（4）阶段 IV，t=t 3 ～t 4，电流开断阶段，开关辅助触点断开，使电流迅速减小，直到熄灭。各个阶段体现了整个分合闸过程不同的运动过程，各阶段波形的变化能够很好地分析反映出断路器各部件的运行状态良好与否。因此，采用断路器分合闸线圈电流测试技术对断路器开关的操作状态进行监测，即可根据线圈电流甄别开关柜中断路器的工作状态。

2.2高压开关柜在线测温技术研究现状

2.2.1 红外测温法

红外测温法是非直接接触测量方法中的典型方法。现在的红外测温仪使用起来都很方便，大部分还具备一些扩展功能，比如可以进行拍照以及自动寻找最高温度点，在现代电力行业中得到非常广泛的应用。但对于开关柜来说，受到开关柜内部元件及绝缘体的影响，红外线可能被阻挡，使测温工作难度，测量结果的精准性不能得到保证，校正进行中也会出现一些麻烦，所以其通用性就较低，只适用于早期的 10kV开关柜的测温工作。

2.2.2 无线测温法

无线测温法是新型的的一种测温方法。对于这种测温方法来说，分散式测温设备直接作用在每个测温点上，但在温度信息接收设备设立过程中，设立位置与开关柜要保留一定距离，可以使用无线技术的进行沟通，进而完成高压的分离与绝缘工作。但是，无限测温技术也存在一些不足。其中主要问题就是测温设备稳定性的问题，因为这种装置使用的大多是电流感应式电源，这种电源能量大小会因为电力荷载的改变发生变化，如果电力荷载变化情况过大，其能量的改变幅度也会特别大，这样可能会引起测温装工作时可能出现断电的情况。

2.2.3光纤测温法

光纤测温技术是近年研究开发的测温技术。其最大优点是能够使开关柜内存在的电气元件在测温过程中，能够与检测设备紧密接触。随着光纤的使用，极大便利了测温工作，其对附近的电磁环境具有一定的抵抗力，也避免对开关柜内部机械元件的特性产生损坏，具有在辐射强、电压高、侵蚀性打以及具有电磁影响等恶劣环境下能够连续不间断的进行测温工作，这是其他测温技术所不能实现的，所以非常适合 10kV高压开关柜中的测温工作。

2.3耦合电容检测局放技术

电容耦合法是由英国南安普敦大学和我国西安交通大学共同研制的一种 XLPE 电缆局部放电在线检测的方法。其原理优势在于在安装电缆接头的时候，将高频电容耦合传感器安装在接头内，来保护电缆本体的外表层，有利于拉近与被检测对象的距离。此种方式有利于更好地运用位于电缆本体金属铝护套断口之外的半导电层和处于接头内部的预制橡胶应力锥尾端，并且在这两部分的半导电层外部缠绕包裹上金属箔，并以此当作电容的电极之一，而另一个电极则是电缆本体的导体线芯，该种方式是通过形成的电容来耦合电缆接头的部分放电信号，因为电容耦合法对电缆本体及附件的绝缘属性不造成影响，相较常规的局放检测方法，其灵敏度更高，更加适合电缆附件的局放检测。

结语

随着新技术的不断研究与开发，智能化自动变电站中 高压开关柜的安全性也得到了保证，智能化變电站电气设备状态也被逐渐应用到工作中，进而，高压开关柜的在线检测技术也将更好更快的发展。

参考文献：

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[2] 王志勇 . 变电站高压开关柜在线测温系统设计 [J]. 企业科技与发展，2012（03）：34～35.

[3] 李旭东，杨中彪，等.断路器分合闸线圈电流检测在电力系统中的应用[J].山东工业技术，2016（22）：173-173.

（作者单位：国网辽宁省电力有限公司检修分公司）