高壓開關柜停電檢修與帶電維修分析

王楠

（國網北京市電力公司檢修分公司，北京 100069）

高壓開關柜設備中包含多個組成結構，包括斷路器、隔離開關、互感器等，各個組成結構出現故障就會影響整體設備的運行，進而對供電系統運行造成不良影響。在日常管理期間需要采取有效的維護與監測方式，來提高設備故障的預防有效性，降低故障發生概率。引發高壓開關柜故障的原因具有多樣化特征，帶電檢修技術的應用能夠改善傳統停電檢修的弊端，因而帶電檢修技術的應用逐漸廣泛，對停電檢修與帶電維修進行分析具有現實意義。

1 高壓開關柜的常見故障分析

1.1 斷路器常見故障

斷路器裝置在高壓開關柜長期運行使用后，容易出現絕緣老化的情況，而且通風的順暢狀態也容易降低，這些情況出現后就加劇了設備出現故障的可能性。高壓開關柜日常運行需要經常進行開閘和合閘操作，長期操作之后絕緣圈設備容易出現斷路的情況，之后電動閘就無法自動運行，這時需要及時啟動手動閘。斷路器的電路儲能存在不足的可能性，這會直接導致高壓開關柜損傷，無法運轉。斷路器的墊片、齒輪、線圈等都是故障多發結構，長期使用難免會出現異常情況，容易導致設備損傷、溫度大幅上升，尤其是溫度過高的情況下其他結構的運行狀態也會受到不良的影響，高溫容易使設備運行無法保持正常狀態。

1.2 隔離開關常見故障

隔離開關與隔離接插部件的作用一致，主要是負責對高壓開關柜整體運行的負荷狀態和接觸壓力分布進行調節，具有較強的精密性要求，因而隔離開關的制造與安裝專業性要求非常嚴格。隔離開關實際使用期間，負荷需要保持在合理范圍內，一旦超出范圍會引發局部迅速升溫，引發發熱方面的故障問題，而即使隔離開關負荷狀態持續保持在正常范圍內，也存在氧化故障的可能。在實際隔離開關使用運行期間，需要保證不被外力破壞，清潔處理期間要使用柔軟的工具，避免對其造成損傷，尤其是觸頭結構不能受到不良影響，這樣就能夠更好地預防故障。另外，在隔離開關長期使用階段，需要對齒輪咬合、彈簧性能進行保障，這對于預防設備損壞和故障有重要意義。

1.3 異常放電故障

高壓開關柜的放電行為有很多種情況：（1）表面放電故障，這是由于高壓開關柜裝置的電極表面絕緣材料設置不充足，空氣與電極表面產生了直接的接觸，導致電場的分布呈現不規則狀態，電極直接擊穿空氣從而形成電暈放電，高壓電極在空氣中暴露出來，會增強電場，加劇周圍環境的安全風險，因而高壓開關柜的電極設置的各項參數都需要進行嚴謹的調控，包括距離、導電性能、曲率半徑等內容。（2）沿面放電，這種故障是發生在絕緣材料表面，高壓工作狀態下，電場強度如果超出了規定范圍值，就會導致放電行為發生，放電擊穿空氣，導致兩端的電極直接相互連接。并且絕緣材料表面若是存在過多雜質，或者是空氣溫度濕度異常等，都會誘發放電故障。（3）內部放電，這種故障一般是在高壓開關柜工作期間發生。

總而言之，高壓開關柜中的設備材料較多，各個材料的導電性能也均存在差異，各個部件之間運行也難免會存在摩擦、磨損的情況，進而引發導電行為，因而在各個部件組成安裝期間，一定要保證規范性，對部件之間的磨合進行檢測，保證部件整體銜接運行的穩定性和安全性。

1.4 故障特征與誘因

高壓開關柜裝置在供電系統建設中的應用非常普遍，對整體電力系統運行有直接的影響。高壓開關柜故障的預防，是為了最大程度地保持運行穩定性，而在長期運行后，不可避免地會出現絕緣裝置性能降低的情況，從而導致故障發生的概率變高。而高壓開關柜裝置的故障也具有多樣化特征，包括絕緣、電阻變大、高溫等等，故障會導致高壓開關柜運行難以保持穩定。高壓開關柜的實踐運行環境本身沒有達到良好水平，運行的環境存在粉塵、煙霧等，這些不良因素會對裝置運行部件產生腐蝕作用，加劇部件設施的老化、損耗。尤其是高壓開關柜內的絕緣裝置，若是絕緣體異常，故障和安全事故的風險就會大幅度增加。

2 高壓開關柜帶電檢修技術分析

2.1 帶電檢修技術主要特征

高壓開關柜在正常工作的狀態下，會產生相應的輻射，帶電檢修技術的應用能夠對工作期間產生的各項輻射信號進行識別獲取，并能夠對獲取的輻射信號進行全面分析解碼，形成熱影像，以此對高壓開關柜帶電運行的實際情況進行準確的掌握。帶電檢修技術的應用，能夠對高壓開關柜運行潛在的故障風險進行分析，形成更完整的檢修數據，從而對維修工作開展提供可靠的參考依據，讓維修操作更具有針對性，提高故障預防和維修水平。帶電檢修技術在高壓開關柜中應用能夠更全面地對設備運行數據信息進行記錄，通過深度分析和與歷史數據進行對比，更好地對設備運行狀態進行明確，及時發現問題和潛在風險信息，檢修的準確率更可靠，每次檢修的數據信息都能夠自動保存下來，整體檢修工作開展更加高效和便捷。

2.2 無線電干擾帶電檢測技術

無線電干擾帶電檢測技術的應用，主要是針對高壓開關柜中的電表裝置進行干擾處理，采取干擾措施后，電表能夠直接釋放電磁波信號，然后對電磁波的各項參數數據進行獲取與分析，從而實現對高壓開關柜整體運行狀態的掌握。無線電干擾技術在國外的應用時間較長，后期引入國內的時間相對較短，技術應用的成熟度還不是很高，還需要多借鑒國外的實踐案例。

2.3 介質損耗帶電檢測技術

介質損耗帶電檢測技術的應用主要就是通過對高壓開關柜的絕緣材料性能水平進行檢測，通過確定絕緣材料的絕緣性能是否在規定的范圍，來判斷高壓開關柜裝置的運行是否存在問題。在對絕緣材料進行檢測的過程中，如果現實局部的熱量超出了正常值，就表示絕緣材料出現了損壞，當絕緣材料損壞時，有可能導致局部放電故障出現，安全風險較大，就需要根據實際損壞的情況，選擇更換新的絕緣材料或者進行相應的修復處理。

2.4 超聲波局部放電檢測技術

當高壓開關柜出現故障后，整體設備的絕緣性水平就會嚴重降低，通電狀態下電極就會擊穿絕緣材料，從而出現放電行為，局部放電后，絕緣介質電氣強度水平就會變弱，安全危險就會加劇，放電過程中也會擊穿周圍空氣，對周圍環境造成不良的影響，空氣的密度就會產生明顯的變化。超聲波局部放電檢測技術能夠對高壓開關柜內部的空氣密度狀態進行檢測，然后，將檢測的超聲波信號進行回收分析，以此對高壓開關柜內部的運行狀態進行掌握。超聲波檢測技術應用的設備連接在高壓開關柜的外側，在利用壓電晶體元器件來對超聲波信號進行收集和處理，經過數據信號的轉換就能夠形成電信號，通過分析電信號就能夠對高壓開關柜帶電運行情況進行明確。在超聲波檢測的過程中，不會受到其他因素的干擾，信號檢測與轉換的穩定性較強，檢測結果具有良好的準確性，針對局部放電故障的檢測維修，能夠及時準確地察覺。在利用超聲波局部放電檢測技術期間，要應用專業的設備，包括超聲波傳感器、探測儀以及記錄儀等，還有高壓開關柜內部的組裝布設會對檢測結果產生一定的影響，要根據檢測需求和實際情況選擇合理的數據分析方法，包括橫向分析法、聲音判斷以及縱向分析。相應的超聲波局部放電檢測技術應用流程可見圖1。

圖1 超聲波局部放電檢測技術應用流程

2.5 暫態的電壓檢測技術

當高壓開關柜帶電運行期間，如果存在局部放電的情況，開關柜與地連接的外殼結構，會出現頻率范圍在3～100MHz的放電信號，帶電物體和接地不帶電物體中間銜接的區域會出現不斷運動的帶電粒子，并且運動的速度也會比較快，與陸地相連的不帶電物體結構中，存在高頻率電磁波，這些電磁波會進行分散化的移動，移動過程中與不具備連貫性的金屬、絕緣材料連接區域相遇后，電磁波就會直接從高壓開關柜內部移動到外部，柜表面一層會形成暫態電壓。暫態電壓檢測技術就是對其形成的暫態電壓情況進行檢測，利用特殊制作的電容傳感器能夠實時對低電壓脈沖信號進行感應，通過對信號的收集和分析，來對高壓開關柜內部的故障、問題情況進行明確。

暫態的電壓檢測技術主要是針對斷路器、電纜等部件進行檢測，需要根據帶電設備和高壓開關柜整體結構情況，合理設定檢測布設點，當檢測到異常信號時，需要進行反復檢測，對比多次檢測的信號數據結果，保證檢測準確性。同樣，該技術檢測方法也包含多種，為連續定值判斷、橫向與縱向分析，具體的檢測流程，如圖2所示。

圖2 暫態的電壓檢測技術流程

3 高壓開關柜帶電檢修與停電維修對比分析

3.1 停電維修概述

停電檢修是高壓開關柜檢修維護的傳統方法，應用的時間較長，檢修方法較為成熟，但是，在現代電力供應系統中，應用的一些弊端和不足逐漸顯露出來。現代電力供應的需求較大，電力供應系統運行的壓力較大，人們生活和各個行業的運行發展都對電力的依賴性較大，也就對電力供應運行的質量和安全提出了更好的要求，電力供應不暢或者因故障暫停，會帶來很多的不便和安全風險。高壓開關柜裝置是供電系統結構的主要組成設備，對整體的供電工作運行有較大的影響，而供電系統持續、長期運行的狀態下，高壓開關柜設備運行的穩定性和可靠性保持就尤為重要。停電檢修工作的內容較多，對于一些設備中的細節性內容非常容易忽略，而且停電檢修得到的數據結構出現誤差的概率較大，并且停電檢修的規模較大，需要提前制定好計劃，但是，檢修期間存在的“意外”影響因素比較多，而且檢修工作開展需要投入較多的資源和資金，耗時耗力，檢修遺漏問題經常發生，故障風險的預防效果不佳。

3.2 帶電檢修概述

高壓開關柜帶電檢修技術的應用，能夠實時對高壓開關柜的運行狀態進行監測，充分利用技術手段開展檢修工作，效率高，獲取分析的檢修數據準確性也比較高。比如，超聲波局部放電檢測技術和紅外測溫技術就可以聯合應用，來全方位地對高壓開關柜的放電情況進行檢測掌握，保證檢測的及時性和準確性，在高壓開關柜帶電運行的狀態完成檢測，既能夠及時地發現存在的問題，又能夠對設備運行不產生不良的影響。帶電檢修技術配合相應的技術軟件，能夠對高壓開關柜各項運行數據信息進行掌握，更全面地了解設備運行情況，對故障預防和安全保障水平提升有重要的幫助。

3.3 兩者對比分析

對高壓開關柜進行檢測與維修的主要目標，就是保障設備能夠長期保持穩定、安全以及高效的狀態運行，通過檢修對故障的具體情況進行掌握，包括位置、原因、程度等。

帶電檢修和停電檢修的實踐對比來看，帶電檢修的故障信息檢測效率更高，能夠在故障出現的同時就檢測出來，并能夠對故障的信息進行充分分析，從而準確地提供故障情況信息。帶電檢測技術應用，能夠隨時對高壓開關柜狀態進行掌握，為管理人員提供技術調整和維修依據。但是，帶電檢修技術也不能達到全面的水平，還要與停電檢修進行配合應用，高壓開關柜本身結構就比較復雜，檢修的難度較高，需要停電檢修與帶電檢測聯合應用，來實現全方位的故障預防和解決。

4 結語

高壓開關柜設備是供電系統中的精密儀器，對運行環境條件的要求比較高，需要長期保持穩定的狀態，才能發揮對供電系統運行的保障作用。在日常運行管理期間，需要通過對高壓開關柜進行檢測，對設備運行狀態進行掌握，帶電檢測與停電檢修技術需要聯合應用，更全面地對故障進行檢測和解決，從而更好地促進設備運行水平的提高。