帶電檢測技術在開關柜絕緣故障檢測中的應用

王加濱

摘要：帶電檢測技術在開關柜絕緣故障檢測中的應用具有較強的現實意義。在實際的檢測應用中，可以利用一種帶電檢測技術，也可以綜合利用多種帶電檢測技術。在對開關柜進行檢測的基礎上，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在開關柜絕緣故障檢測中的應用展開分析。

關鍵詞：帶電檢測技術;開關柜;絕緣故障檢測;應用

1 帶電檢測技術概述

1.1 帶電檢測技術的內涵

當開關柜內出現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，分子之間就會出現劇烈的撞擊，繼而產生壓力，且局部放電一般表現為一種連續的脈沖，所以由這種局部放電而產生的壓力也表現為脈沖的形式，這就為聲波的產生創造了條件。因為局部放電一般發生在較小的區域內，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的原理就是利用暫態地電壓、超聲波等信號作為一種判斷根據，來確定絕緣故障的存在及其不同程度，并基于相應的數據來完成對開關柜的檢測和故障定位。當前，將帶電檢測技術引用于開關柜的狀態檢測已經十分普遍，且收效明顯。這一技術能夠有效解決開關柜誤動、絕緣故障、異物侵入等問題，能夠及時地檢測絕緣隔板等內部部件的老化及其引起的故障。

1.2 帶電檢測技術的優勢

帶電檢測技術相對于現有的電力設備實驗來說具有諸多優點。傳統的開關柜絕緣故障檢測更多的是側重于預防性的實驗，因為一旦發生開關柜故障，緊急情況下往往會影響到整個系統安全。因此，這種預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，然后進行開關柜電力系統等的檢查。而帶電檢測技術的應用，使得因傳統預防措施帶來的停車經濟損失大大減少，更為電力用戶的檢測及預測帶來極大方便。此外，在電力設備的正常運行狀態下，可以在保證通過帶電檢測技術下實現設備的檢測，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備來說，往往老化情況嚴重，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。而帶電檢測技術則能夠很好地彌補這一缺陷，使得用戶對運行狀態下的開關柜做到了如指掌。

2 高壓開關柜帶電檢測技術及其應用情況

隨著開關柜的長期運行，受環境、強電場、熱化學效應等影響，柜內設備絕緣不斷劣化，產生局部放電現象，以聲音、光、電磁波等形式向外輻射能量。局部放電現象會進一步加快絕緣劣化速度，形成惡性循環，最后導致絕緣擊穿，甚至開關柜爆炸，引起近區短路，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，在柜體上產生高頻電流行波，并向各個方向傳播。受集膚效應的影響，電流波僅集中在金屬柜體內表面傳播，而不會直接穿透柜體，在金屬斷開或絕緣連接處，電流波轉移至外表面，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，產生暫態對地電壓。在放電區域中，分子間產生劇烈的撞擊，這種撞擊在宏觀上表現為一種壓力。由于局部放電是一連串的脈沖形式，所以由此產生的壓力波也是脈沖形式的，即產生了聲波。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。由于局部放電區域很小，局放源通常可看成點聲源。帶電檢測技術就是通過檢測暫態地電壓、超聲波等聲電信號，判斷絕緣故障及其發展程度和趨勢，實現開關柜狀態監測和故障定位。目前，帶電檢測技術在開關柜狀態檢修中的應用已非常廣泛，針對開關柜誤動、絕緣故障、載流故障、異物入侵等缺陷故障，發現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 帶電檢測技術在開關柜絕緣故障檢測中的應用

3.1 超聲波檢測技術

在對開關柜局部放電進行檢測時可以利用超聲波。這主要是因為當開關柜局部發生放電時，導體表面的電荷就會發生快速移動，在電荷移動過程中，會出現電磁波的機械震蕩，這種機械震蕩會轉化成聲波進行傳遞，在開關柜的間隙傳遞時，聲波的強度與放電規律呈現出同等變化的趨勢。如果開關柜局部放電強度超過絕緣體本身的強度，開關柜絕緣體就會被擊穿，更有甚者，會對生產安全帶來隱患，危害人的生命安全，利用超聲波檢測技術可以有效避免這種情況。超聲波檢測技術可以對放電頻率為10～1000kHz的電磁波信號進行檢測，確定開關柜放電的情況。在采用便攜式超聲波檢測設備對開關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柜局部放電深層次問題，需要利用局部放電調理電路將檢測的超聲波信號轉換為可聽的信號，從而判斷出開關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技術對開關柜的局部進行檢測，最終對開關柜的局部放電進行綜合性檢測。

3.2 暫態的電壓檢測技術

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

4 結束語

目前，絕緣故障對開關柜的正常工作影響十分突出，局部放電問題成為開關柜運行的主要安全隱患，采用傳統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，影響企業的安全生產。而超聲波技術、暫態地電壓帶電檢測技術，可以對開關柜的工作狀態與放電情況進行實時檢測，并能對開關柜的局部放電故障進行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不僅能及時發現開關柜在工作過程中存在的潛在問題，而且能提高開關柜的檢修效率。

參考文獻：

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