帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜絕緣故障檢測中的應(yīng)用

王加濱

摘要：帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜絕緣故障檢測中的應(yīng)用具有較強的現(xiàn)實意義。在實際的檢測應(yīng)用中，可以利用一種帶電檢測技術(shù)，也可以綜合利用多種帶電檢測技術(shù)。在對開關(guān)柜進行檢測的基礎(chǔ)上，合理分析及判斷，往往能夠更好地找到問題的根源所在。基于此，下文將對帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜絕緣故障檢測中的應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：帶電檢測技術(shù);開關(guān)柜;絕緣故障檢測;應(yīng)用

1 帶電檢測技術(shù)概述

1.1 帶電檢測技術(shù)的內(nèi)涵

當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)了局部放電的問題時，電子就會以極快的速度從帶電物體向接地的非帶電物體流動，比如柜體，會在柜體上形成高頻的電流行波，繼而向多方向傳播。在放電的范圍內(nèi)，分子之間就會出現(xiàn)劇烈的撞擊，繼而產(chǎn)生壓力，且局部放電一般表現(xiàn)為一種連續(xù)的脈沖，所以由這種局部放電而產(chǎn)生的壓力也表現(xiàn)為脈沖的形式，這就為聲波的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。因為局部放電一般發(fā)生在較小的區(qū)域內(nèi)，所以局部放電源一般可視作聲源。本文所提及的帶電檢測技術(shù)的原理就是利用暫態(tài)地電壓、超聲波等信號作為一種判斷根據(jù)，來確定絕緣故障的存在及其不同程度，并基于相應(yīng)的數(shù)據(jù)來完成對開關(guān)柜的檢測和故障定位。當(dāng)前，將帶電檢測技術(shù)引用于開關(guān)柜的狀態(tài)檢測已經(jīng)十分普遍，且收效明顯。這一技術(shù)能夠有效解決開關(guān)柜誤動、絕緣故障、異物侵入等問題，能夠及時地檢測絕緣隔板等內(nèi)部部件的老化及其引起的故障。

1.2 帶電檢測技術(shù)的優(yōu)勢

帶電檢測技術(shù)相對于現(xiàn)有的電力設(shè)備實驗來說具有諸多優(yōu)點。傳統(tǒng)的開關(guān)柜絕緣故障檢測更多的是側(cè)重于預(yù)防性的實驗，因為一旦發(fā)生開關(guān)柜故障，緊急情況下往往會影響到整個系統(tǒng)安全。因此，這種預(yù)防性實驗需要遵循一定的周期性，即在運行一段時間后進行停車，然后進行開關(guān)柜電力系統(tǒng)等的檢查。而帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，使得因傳統(tǒng)預(yù)防措施帶來的停車經(jīng)濟損失大大減少，更為電力用戶的檢測及預(yù)測帶來極大方便。此外，在電力設(shè)備的正常運行狀態(tài)下，可以在保證通過帶電檢測技術(shù)下實現(xiàn)設(shè)備的檢測，進而合理分析安全隱患。例如，針對使用時間較為長久的電氣設(shè)備來說，往往老化情況嚴(yán)重，其在電氣實驗檢測上無法承受瞬時的高壓，因而也就無法進行停車試壓實驗。而帶電檢測技術(shù)則能夠很好地彌補這一缺陷，使得用戶對運行狀態(tài)下的開關(guān)柜做到了如指掌。

2 高壓開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)及其應(yīng)用情況

隨著開關(guān)柜的長期運行，受環(huán)境、強電場、熱化學(xué)效應(yīng)等影響，柜內(nèi)設(shè)備絕緣不斷劣化，產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，以聲音、光、電磁波等形式向外輻射能量。局部放電現(xiàn)象會進一步加快絕緣劣化速度，形成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至開關(guān)柜爆炸，引起近區(qū)短路，危及主變安全，降低供電可靠性，提高運維成本。局部放電發(fā)生時，電子快速由帶電體向接地的非帶電體遷移，如柜體，在柜體上產(chǎn)生高頻電流行波，并向各個方向傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流波僅集中在金屬柜體內(nèi)表面?zhèn)鞑ィ粫苯哟┩腹耋w，在金屬斷開或絕緣連接處，電流波轉(zhuǎn)移至外表面，并以電磁波形式進入自由空間，電磁波上升沿碰到金屬外表面，產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓。在放電區(qū)域中，分子間產(chǎn)生劇烈的撞擊，這種撞擊在宏觀上表現(xiàn)為一種壓力。由于局部放電是一連串的脈沖形式，所以由此產(chǎn)生的壓力波也是脈沖形式的，即產(chǎn)生了聲波。它含有各種頻率分量，頻帶很寬，聲音頻率超過20kHz范圍的稱為超聲波。由于局部放電區(qū)域很小，局放源通常可看成點聲源。帶電檢測技術(shù)就是通過檢測暫態(tài)地電壓、超聲波等聲電信號，判斷絕緣故障及其發(fā)展程度和趨勢，實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測和故障定位。目前，帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜狀態(tài)檢修中的應(yīng)用已非常廣泛，針對開關(guān)柜誤動、絕緣故障、載流故障、異物入侵等缺陷故障，發(fā)現(xiàn)了絕緣隔板臟污受潮、螺栓松動、引線偏離、觸頭盒表面凝露、絕緣隔板等絕緣故障，有力地保證了變電站供電可靠性。

3 帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜絕緣故障檢測中的應(yīng)用

3.1 超聲波檢測技術(shù)

在對開關(guān)柜局部放電進行檢測時可以利用超聲波。這主要是因為當(dāng)開關(guān)柜局部發(fā)生放電時，導(dǎo)體表面的電荷就會發(fā)生快速移動，在電荷移動過程中，會出現(xiàn)電磁波的機械震蕩，這種機械震蕩會轉(zhuǎn)化成聲波進行傳遞，在開關(guān)柜的間隙傳遞時，聲波的強度與放電規(guī)律呈現(xiàn)出同等變化的趨勢。如果開關(guān)柜局部放電強度超過絕緣體本身的強度，開關(guān)柜絕緣體就會被擊穿，更有甚者，會對生產(chǎn)安全帶來隱患，危害人的生命安全，利用超聲波檢測技術(shù)可以有效避免這種情況。超聲波檢測技術(shù)可以對放電頻率為10～1000kHz的電磁波信號進行檢測，確定開關(guān)柜放電的情況。在采用便攜式超聲波檢測設(shè)備對開關(guān)柜局部放電進行檢測時，只能檢測局部放電電磁波信號的正常值。而為了進一步分析開關(guān)柜局部放電深層次問題，需要利用局部放電調(diào)理電路將檢測的超聲波信號轉(zhuǎn)換為可聽的信號，從而判斷出開關(guān)柜局部放電的類型與具體位置。在信號檢測過程中，還可以利用GIS技術(shù)對開關(guān)柜的局部進行檢測，最終對開關(guān)柜的局部放電進行綜合性檢測。

3.2 暫態(tài)的電壓檢測技術(shù)

通常情況下，當(dāng)開關(guān)柜因內(nèi)部問題發(fā)生局部性的放電時，在不連續(xù)的金屬斷開面下，通過開關(guān)柜內(nèi)部導(dǎo)體的帶電粒子會部分遷移到開關(guān)柜上，在這樣的情況下，開關(guān)柜表面就存在電流。特別是相對于高壓開關(guān)柜來說，高頻開關(guān)電流行波會集聚在開關(guān)柜外表面，并以電磁波的形式向外部空間進行傳播。對于開關(guān)柜金屬外表面來說，局部放電使得金屬外表面產(chǎn)生暫態(tài)的對地電壓，這些對地電壓可通過帶電檢測技術(shù)利用傳感器進行接收，通過專用儀器、儀表進行讀數(shù)分析。通過讀數(shù)分析可判斷電壓信號幅度的大小、確定開關(guān)柜局部放電的信號具體位置及危險程度。

4 結(jié)束語

目前，絕緣故障對開關(guān)柜的正常工作影響十分突出，局部放電問題成為開關(guān)柜運行的主要安全隱患，采用傳統(tǒng)的檢修方式不能快速、有效、便捷地對故障進行判斷與處理，需要停車進行檢修處理，影響企業(yè)的安全生產(chǎn)。而超聲波技術(shù)、暫態(tài)地電壓帶電檢測技術(shù)，可以對開關(guān)柜的工作狀態(tài)與放電情況進行實時檢測，并能對開關(guān)柜的局部放電故障進行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不僅能及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜在工作過程中存在的潛在問題，而且能提高開關(guān)柜的檢修效率。

參考文獻：

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[2]王鵬程，潘琿.帶電檢測技術(shù)在開關(guān)柜絕緣故障檢測中的應(yīng)用[J].河南科技，2019（29）：141-143.