高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷

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0 引言

高壓開關柜的絕緣性能體現于其內部的絕緣子，絕緣子存在任意問題就代表高壓開關柜絕緣性能下降，反之則處于正常水平，而當絕緣性能下降，高壓開關柜內就可能出現各種故障，甚至于某些故障會造成安全事故，如局部放電。因此從保障高壓開關柜正常運作還是維護電力工作者安全等角度上，都有必要采用相關方法對高壓開關柜絕緣性能進行檢測，并根據檢測結果進行故障診斷，對此進行分析具有一定現實意義。

1 高壓開關柜絕緣性能檢測方法

目前，常用于高壓開關柜絕緣檢測中的方法有超聲波檢測、TEV檢測，各方法具體內容見下文。

1.1 超聲波檢測 因為當高壓開關柜絕緣性能下降，其絕緣子存在破損之后，其內部電路的電荷所受約束就會減小，此時內部電力就會從破損位置向外放射、轉移，這種現象被稱為局部放電，是絕緣性能下降的一大特征，所以根據這一特征，可以采用超聲波檢測方法來進行檢測。原理上，當高壓開關柜出現局部放電現象后，周邊電場應力、機械應力、粒子之間的平衡關系會受到破壞，出現不平衡現象，這種現象具有震蕩、漸強的特征，達到一定水平后會導致其他電氣元件受到干擾，此時局部放電現象就會產生一種超聲波，而超聲波在排出空氣密度、聲速影響因素的情況下，其聲壓平方同聲能量之間是正比關系，因此采用超聲波檢測技術可以對高壓開關柜當前超聲波聲壓變化信號進行測定，根據超聲波變化信號可知內部是否存在局部放電，若存在可根據數值了解局部放電當前釋放電能數值，判斷情況嚴重程度[1]。

1.2 TEV檢測 高壓開關柜絕緣性能下降后出現的局部放電現象會產生電磁波，電磁波會從環境內的縫隙向外傳輸，在外部空間形成一個暫態性電壓，根據這一特征，即可采用TEV檢測方法對絕緣性能進行檢測。原理上，首先因為局部放電的電磁波會讓開關柜周邊的導電系統及接地金屬之間出現電容放電量，電量數值通常較小，持續時間比較短，但此時受分布電容影響，高壓開關柜就相當于一個金屬板，其縫隙與地面之間的距離相當于電力傳輸線，而當局部放電電能出現在開關柜外部，就代表放電電流值會隨著電磁波電壓增長而增長，證明兩者之間存在密切關系，其次根據電流值與電磁波電壓之間的關系，采用TEV傳感器可以測得實際數值，隨后排除傳輸過程中的損耗，選定電力傳輸線自感、電容數值進行計算，可知當前局部放電的阻抗，阻抗越高則局部放電現象越弱，反正越強。

2 高壓開關柜絕緣性能故障診斷方法

2.1 故障檢測系統的應用 考慮到高壓開關柜絕緣性能下降后的局部放電現象具有一定危險性，讓人工直接進行檢測容易會發生安全事故，同時人工檢測效率不足，難以第一時間發現故障、識別故障，因此診斷效果不好。這一條件下，在高壓開關柜絕緣性能故障診斷當中，建議采用先進技術構建一個故障檢測系統，該系統在架構上可以分為三個層次，即檢測層、交互通信層、終端層，其中檢測層通常由各類電氣傳感器組成，將這些傳感器安裝在高壓開關柜絕緣子及相關電路上，這樣傳感器就能對高壓開關柜的電力數值進行實時檢測，同時將檢測得到的實時數值通過交互通信層發送到終端層，以便于終端層作出判斷，可以根據傳輸而來的數值了解高壓開關柜當前絕緣性能水平，或判斷絕緣性能下降后開關柜出現了什么故障，交互通信層由傳感器無線通信裝置、換能器、終端通信接口組成，其中傳感器無線通信裝置主要負責傳輸初始數值信號載波，而因為初始載波格式為電信號格式，不能被終端通信接口讀取，所以載波會被發送到換能器上，由換能器將電信號轉化為數字信號格式，再發送給終端通信接口，這樣既終端即可讀取數值，終端層一般由計算機實現，在計算機上設計可視化軟件，可以將接收到的數值展示給人工，由人工進行分析與決策，若發現故障可以在終端計算機上擬定指令，通過交互通信層對高壓開關柜進行控制，嘗試消除故障，如果不能則需要前往實地進行操作，但根據所展示的數值信息，人工至少可以知道故障類型、故障位置[2]。

2.2 故障診斷方法 在故障檢測系統基礎上人工一般可以通過統計分析法來作出故障診斷(如果所使用的的故障檢測系統屬于智能系統，具備識別數值信息，并作出智能決策的功能，則可以將該方法納入智能邏輯中，設定好相關流程與數值標準即可)，即首先根據高壓開關柜絕緣性能下降時的數值表現可知，當絕緣性能下降，高壓開關柜內部電壓會不斷增強、阻抗會不斷降低，其次依照統計分析法，可以將檢測所得的所有電壓、阻抗數值信息整合，形成一個數字化趨勢圖，該趨勢圖具有動態化展示功能，能夠根據實時數值變化而變化，因此當趨勢圖中的電壓圖形不斷拔高，阻抗圖形不斷下降，就說明高壓開關柜的絕緣水平正在下降，極有可能已經發生了局部放電現象，對此就可以觀察其他數值信息，如開關柜分閘線路的電壓數值信息，如果電壓數值低于標準值，就說明當前開關柜存在分閘故障。此外，在發現高壓開關柜絕緣水平下降后，還可以通過故障檢測系統的交互通信層向開關柜發送運作指令，同時觀察傳感器的采集數據，若在指令發出后高壓開關柜未能執行指令，就說明相關電氣元器件可能依舊損毀或者短路現象。

3 結語

綜上，本文對高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷進行了分析，闡述了相關檢測方法與故障診斷方法。通過分析可知，在高壓開關柜絕緣性能檢測中，可使用超聲波、TEV方法來進行檢測，兩者任選其一即可，通過檢測可知高壓開關柜當前絕緣性能水平，了解絕緣性能下降后的特征，隨后通過現代化的故障診斷方法，可以起到第一時間發現問題，及時解決開關柜故障的作用。