關于開關柜內部絕緣缺陷的檢測與研究

李智勇 周華

摘? 要：開關柜柜內有大量的元件，其對電路起到保護的作用，防止出現閃絡等情況。然而一些開關柜因為技術上的不足，在功能和屬性上并不符合使用的要求。絕緣缺陷是比較常見的一種，主要是由于技術原因導致，而且對電網造成極大的威脅。因此，對開關柜內部絕緣缺陷的檢測十分有必要，必須通過此種方式發現并改良存在的絕緣缺陷問題。

關鍵詞：開關柜;內部絕緣缺陷;檢測方法

Abstract： There are a large number of components in the switch cabinet， which protect the circuit and prevent flashover and so on. However， because of the lack of technology， some switchgear do not meet the requirements of use in terms of functions and properties. Insulation defect is a common one， which is mainly caused by technical reasons and poses a great threat to the power grid. Therefore， it is very necessary to detect the internal insulation defects of switchgear， and the existing insulation defects must be found and improved in this way.

前言

電力系統在生活中發揮的作用是不可替代的，如果因為一些原因而癱瘓，產生的影響是巨大的，對人民的生活造成極大的影響。為了減少或者避免此種隱患，大量開關柜被投入使用，這很大程度上起到了作用。然而，一些設備是有缺陷的，除了作用有限，還會對電網產生負面影響，很多事故都是因此而產生。這就需要加強檢測工作，并不斷改良開關柜，杜絕問題再次發生。

1 開關柜內部絕緣存在的缺陷

1.1 空氣絕緣間隙小

空氣絕緣間隙是一個固定屬性，常見于各種設備中。我國對此有標準，但每過一段時間就會修改，所以幾乎沒有效力，這引發了一系列的問題。例如標準會有多個版本，但是并沒有任何一個是被廣泛認同并且具有效力的。一些標準甚至都不能作為參考，因為其內容是完全偏離事實的。此種情況已經存在很久，想去改變就一定要有足夠的力度，還需要整個行業都付出努力。如果不將該問題解決，影響仍然會是深遠的，還會波及到很多行業。其中受影響較大的就是制造業，尤其是生產設備的，這是比較受到關注的問題，因為它的危害很大。制造如果脫離標準來進行，成品的規格就很難保證，其質量也缺少一定之規去衡量。這不僅使買家會承擔風險，損失很多時候是雙方都要承受的，對社會的危害也是不容忽視的。因此，制定標準勢在必行，要讓其可以起到實際作用。現在政府在為此而努力，使標準逐漸被明確，如此可以提高電力系統的可靠性。

現在幾部門之間對此已經有了共識，但是落實仍然需要走很長一段路。通過調查發現，依然有很多設備不是參照標準生產的。就目前來看，這些設備是完全不達標的，不能投入使用的。同時，當設備在較差的環境下運行，很難實現其長期的絕緣性，導致故障頻繁出現，這是我們不能接受的。如果這種情況無法被整改，就容易發生事故。因此，我們現在需要對開關柜進行改造，或是更換成按照當前標準生產的設備。

1.2 配套零部件絕緣性差

因為沒有統一的標準，所以一些配套零部件是存在缺陷的，并且主要體現在絕緣性上。這是很嚴重的問題，因為一旦受損，導致設備無法繼續正常工作，進而造成一定區域內的電網癱瘓。造成這種缺陷的因素是多方面的，但主要還是要在設計時更加慎重。支柱絕緣子、電流互感器等都是其中重要的元件，是開關柜功能的保障。因此必須要保證零部件的質量，這樣才可以考慮其他問題，否則就不能起到任何作用。參數不正確、設計不合理都是常見的問題，這是一種常態，需要大力去整治，這也可以作為一項重點來實施。因為如果絕緣性較差，開關柜的污閃電壓低，達不到額定的標準。

有機絕緣材料的研發不斷取得進展，使開關柜可以使用這種材料來制造隔板與活門，這樣可以有很好的效果。絕緣材料的性能優劣，直接關系到設備能否在一個環境中穩定的運行，也決定了其能否達到絕緣標準。因此，使用優良的材料也可以保證零件的絕緣性，這也是提高其絕緣性的主要方法。現在很多生產廠家都開始使用這種材料來進行制造，這也是行業提出的要求。但是有一些已經被生產出的開關柜依然進入了市場并被投入使用，這需要引起重視。同時，有的生產廠家為了降低成本而使用劣質材料的現象，如此會使設備無法在惡劣條件下工作，不能起到阻燃、耐弧的作用，會造成污閃或絕緣擊穿等事故。因此，要杜絕不到標的材料流入市場，同時也要避免使用不達標的設備。

1.3 開關柜運行環境差

開關柜的運行環境也會影響到其性能的發揮，所以通常都會在其外部附加保護材料。因為電廠的開關柜，尤其是一些在鍋爐房的底面平臺上使用的開關柜，其環境是相當差的，彌漫著粉塵、煙氣等，對設備產生負面作用。在這種環境下運行，會使開關柜的表面被腐蝕，因為其表面材料都是絕緣的，如果被腐蝕，就是使其絕緣性能大幅降低甚至消失，使其表面出現導電現象，造成絕緣事故的發生。不僅如此，一些不負責任的單位，沒有按照要求對設備進行維修、養護管理，各項工作也不符合規程以及相關的要求，無法盡早排除設備隱患。設備在有問題的情況下運行，會使設備的絕緣性能變差，運行效果也大幅下降，導致安全事故的發生。有部分單位不重視消除隱患，即使發現設備存在缺陷也不進行修理或更換，這也是導致絕緣事故的隱患。

2 開關柜內部絕緣缺陷檢測方法

2.1 脈沖電流法

電荷的轉移是局部放電的主要現象。一旦出現局部放電，電壓也會隨著電荷轉移而波動。因為此現象是瞬時發生的，持續時間非常短，會放出過量的電磁輻射。在對其進行多次觀察后，我們還可以發現這種現象是比較明顯的，還不容易受到干擾而呈現出不同的情況。因此，可以基本判定這種現象適合用于發現缺陷，并設計出相應的方法。脈沖電流法所需要的儀器比較普通，整個流程也十分簡便，不需要較長的時間就可以完成檢測。該方法是利用回路中電荷轉移形成的電流信號，一旦存在缺陷的位置出現了放電的現象，就會因為耦合電容的存在，脈沖電流會直接與檢測阻抗耦合，這樣局部放電檢測儀就可以獲得當前的放電量，也就使PC值。該方法利用了放電的原理，結果是相對具有價值的，加之比較容易實施，所以被廣泛應用。另外，還可以根據脈沖電流波形以及其它的結果來分析出放電的程度，從而可以推斷出缺陷的大小。又因為其對于信號的變化特別靈敏，所以可以精準定位。但是在實際操作中，經常會發現，如果外部環境復雜，結果就會出現一定偏差。這很大程度上是因為被電信號干擾，導致靈敏度降低，這一點要求使用時注意，必要的情況下進行多次檢測，取最可靠的結果。同時要盡量避免在干擾嚴重的環境下使用這種方法進行檢測。

2.2 局部放電分析技術

這是一種光學分析法，是通過觀察局部放電所產生的輝光來達到檢測目的。

通過肉眼是不能清晰地觀察到現象的，所以有很多個中間環節要進行，不能缺少任何一個。其中比較重要的一點就是用儀器來增強現象，這樣容易被捕捉并觀察。同時，增強的輝光可以被構造成分辨率更高的圖像，可以幫助降低誤差，使結果盡可能準確。一般來講，儀器可以將誤差降低到0.1nC以下。該方法的優勢也有很多，比較有代表性的就是，它的結果并不是抽象的，是可以直接看到的。也就是說，我們可以客觀的去分析出結果，從而確定它是正確的。同時，該方法的靈敏度很高，且光基本不會出現變化，所以不需要考慮干擾問題，可以適應多種條件下的檢測。但是一些缺點也是需要注意的，比如設備的透光性要好，必須可以看到里面的現象。在一些特殊的干擾下，輝光的形態會出現很大的變化，可以通過多次試驗來確定是否被影響，也可以做好屏蔽。

2.3 超聲波檢測

這種檢測方法的原理比較簡單，局部放電會產生頻譜很寬的超聲波。我們利用這一特性，可以通過儀器來捕捉并檢測超聲波來獲知出現放電的位置。該方法的過程需要用到多種儀器，還必須控制誤差，難度是相對較高的。在檢測時，干擾產生的影響是很大的，經常會使結果完全偏離真實值，這是要特別注意的一點。故而這種檢測大多是用在一些實驗中，實際工作中幾乎沒有被用到。其大概的過程是受限將聲波信號轉化為電信號，通過儀器進行分析處理，再記錄并將結果顯示。通過這種方式，就將一個抽象的信號轉化為了一個圖像，容易觀察與分析。分析圖像可以看出聲波特征，進而獲知缺陷的程度以及位置。

3 開關柜內部絕緣缺陷改進措施

絕緣缺陷是必須要著手去處理的，否則就可能出現電網癱瘓，所以不能放任其繼續存在，應當多找出一些辦法。文章前半部分總結了一些缺陷，針對存在的缺陷，提出相應的解決措施。也就是說，如果可以將缺陷作為導向，就能找到最適合解決現在缺陷的辦法，但也應明確可實施性的關鍵。所有的措施都必須是符合實情的，并且從多方面入手，改善絕緣問題。做這些工作的前提是參照業內的有關規定以及各種原則，不可以有違規的操作。下面就是總結出的一系列改進措施：

（1）加大開關柜相間及對地的最小空氣絕緣間隙，標準為10kV開關柜，系統尺寸大于125mm。（2）做好整個設備的封閉，防止內部元件被腐蝕或者污染。兩柜之間應完全隔離，避免相互干擾，讓其可以更好地實現功能。要做好除塵，防潮等防護工作。（3）使用的材料應當是性能好的有機絕緣材料，符合質量標準的元件，如此可以提高整體的絕緣水平，可以最大限度降低電干擾。（4）對設備的養護、管理時刻不能松懈，應定期對設備進行維護、檢修。維護的內容除了必要的維修，還應對一些老舊、損壞的設備進行更換。

4 結束語

電力系統的運行保證了電力的供給，這對于我們的生活是很重要的。但是這個系統并不是完全可靠的，事故的發生很難被預測與避免。在設備運行過程中最應及時發現缺陷，排除缺陷。如果缺陷不解決，引發的問題是很嚴重的。閃絡現象基本都與此有關，所以應當盡早發現盡早處理，降低事故出現概率。總得來講，絕緣性是重中之重，一方面要加強檢測，另一方面要結合現有技術進行改進。

參考文獻：

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[2]張勇，吳鶴民，盛亞偉，等.聯合局部放電檢測技術在開關柜上應用[J].江西電力，2018，06：40-43.