王鹏程 潘珲

摘 要：开关柜是电力系统的重要工作设备，在工作过程中，一般带有高压电荷，其内部的稳定性直接影响电力设备的安全、高效运行，而开关柜内部的绝缘系统故障直接影响设备稳定运行。采用带电检测技术对设备的电气运行数据状态进行检测，能有效保证电气数据检测的准确性，从而提高带电设备检测故障的准确率。本文针对开关柜绝缘故障引起的局部放电现象进行分析，对开关柜带电检测技术进行探讨，阐述带电检测技术的具体应用。

关键词：开关柜;绝缘故障;带电检测技术

中图分类号：TM507;TB559文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）29-0141-03

Application of Live Detection Technology in Switch Cabinet

Insulation Fault Detection

WANG Pengcheng PAN Hui

（Hangzhou Electric Equipment Manufacturing Co.， Ltd. Xiaoshan Xinmei Complete Electrical Manufacturing Branch，Hangzhou Zhejiang 311200）

Abstract： Switchgear is an important working equipment of power system. In the process of working， it generally has high voltage charge， its internal stability directly affects the safe and efficient operation of power equipment， and the fault of insulation system in switchgear directly affects the stable operation of equipment. The electric operation data state of the equipment can be detected by live detection technology， which can effectively ensure the accuracy of electrical data detection， so as to improve the accuracy of fault detection of live equipment. This paper analyzed the partial discharge phenomenon caused by the insulation failure of the switch cabinet， discussed the live detection technology of the switch cabinet， and expounded the specific application of the live detection technology.

Keywords： switchgear;insulation fault;live detection technology

开关柜在工作过程中一般带有高压电荷。利用传统检测技术检测开关柜的带电性往往要遵循一定的周期，开展定期停机故障检测与维修，或者利用监测手段长期进行观察分析，这种检测手段比较烦琐。而带电检测技术可以在设备运行的状态下检测设备的运行状况，通过合理的分析与判断，保证开关柜在工作期间能合理、安全、稳定运行。与周期性停机检测与维护相比，采用带电检测技术可以节约企业的资源与成本，收益较高，在我国电力生产部门得到广泛应用。

1 带电检测技术概述

1.1 带电检测技术的内涵

带电检测技术作为一种新型电力检测技术，是指在电力设备正常运行的情况下，电力行业相关人员运用便携式检测设备，对相关电力设施进行现场检测，属于带电短时间内检测[1]。在检测过程中，工作人员主要对设备运行的数据进行测量、分析与判断，并将测量的数据与规范的数据进行对比分析，从而判断开关柜在运行过程中是否存在潜在的故障等。采用带电检测技术对设备的运行数据进行检测，能有效保证数据检测的准确性，从而提高带电设备检测故障的准确率。

1.2 带电检测技术的优势

采用带电检测技术，可以在设备运行过程中对其状态进行检测，减少了因停车检测给企业带来的经济损失，为电力用户的检测及预测带来极大便利[2]。同时，带电检测技术还可以有效地对带电设备的正常运行状态进行检测，防范电气设备中存在的安全隐患，提高设备故障的检测效率。例如，有些设备使用时间较长，往往会出现老化的情况，在对其进行检测时，往往无法承受瞬时高压，在这种情况下，也不能进行停车检测，而带电检测技术可以对其进行有效检测，使维修人员对开关柜缺陷进行及时处理。利用带电检测技术，发现设备存在的安全隐患后，可以根据隐患的具体情况确定合理的停车检测时间，提高设备检测效率。

2 开关柜绝缘故障及原因

开关柜绝缘故障类型较多，在其工作的过程中，主要存在内部、局部放电而产生的多种故障，内部放电就是开关柜的电极之间放电，但并没有贯穿电极，这种看似微弱的放电在开关柜内不断累计，从而使设备绝缘性能不断恶化，导致电气设备绝缘击穿。局部放电主要是开关柜绝缘材料的内部与外部表面放电，从而导致设备损坏。一般情况下，导致开关柜绝缘故障的原因主要有以下几方面。

2.1 开关柜内部的误动及拒动类故障

造成这种故障的主要原因是开关柜传动或者操作机构机械故障导致开关柜产生拒动故障，从而引起开关柜设备不能正常工作。此外，电气辅助回路系统故障或控制部分也会造成开关柜绝缘故障，从而导致绝缘设备局部放电，造成开关柜误动或者拒动，但是带电检测技術不能有效检测这种机械故障[3]。

2.2 断路器本体故障造成的开关柜故障

由于断路器在工作过程中存在一定差异，因此，其会造成开关柜不能正常工作。

2.3 开关柜内部故障

一般情况下，开关柜内部的隔离插头出现接触不良或者接触过载，容易造成开关柜出现载流故障，导致触头燃烧、熔化等，使开关柜内部线路被破坏，从而发生绝缘故障。

2.4 各种内部原因引起的开关柜绝缘故障

这类故障是开关柜常见的问题，内绝缘被击穿、各个相间绝缘被闪络击穿、外绝缘被击穿、瓷瓶断裂、击穿、爆炸等，是造成开关柜绝缘故障的重要原因。

2.5 外力原因造成的开关柜故障

外力撞击、自然界各种不可抗逆等因素，都容易造成开关柜内部线路短路，从而造成开关柜故障。

3 带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

3.1 开关柜常用的带电检测技术

开关柜带电检测技术的应用，改变了传统检测开关柜的方式，不仅能提高设备的维护效率，而且能及时发现开关柜工作过程中存在的安全隐患，帮助工作人员制定有效的维护方式，对提高企业经济效率具有十分重要的作用。

3.1.1 暂态的电压检测技术。一般情况下，当开关柜内部出现局部放电问题时，在开关柜不连续金属表面的断开面上，开关柜内部导体上会有带电粒子迁移到开关柜表面，在粒子不断积累的情况下，开关柜表面就会存在电流，它会以电磁波的形态向外部空间传播，从而使开关柜的金属表面产生暂态对地电压，影响设备的使用安全。对于对地电压的检测，需要采用传感器接收电压数据，然后利用专用的数据仪器、仪表对电流数据进行分析，有效判断开关柜局部放电电流的大小，从而判断开关柜局部放电的位置及可能出现的危险情况[4]。

3.1.2 超声波检测技术。在对开关柜局部放电进行检测时可以利用超声波。这主要是因为当开关柜局部发生放电时，导体表面的电荷就会发生快速移动，在电荷移动过程中，会出现电磁波的机械震荡，这种机械震荡会转化成声波进行传递，在开关柜的间隙传递时，声波的强度与放电规律呈现出同等变化的趋势。如果开关柜局部放电强度超过绝缘体本身的强度，开关柜绝缘体就会被击穿，更有甚者，会对生产安全带来隐患，危害人的生命安全，利用超声波检测技术可以有效避免这种情况。超声波检测技术可以对放电频率为10～1 000kHz的电磁波信号进行检测，确定开关柜放电的情况。在采用便携式超声波检测设备对开关柜局部放电进行检测时，只能检测局部放电电磁波信号的正常值。而为了进一步分析开关柜局部放电深层次问题，需要利用局部放电调理电路将检测的超声波信号转换为可听的信号，从而判断出开关柜局部放电的类型与具体位置。在信号检测过程中，还可以利用GIS技术对开关柜的局部进行检测，最终对开关柜的局部放电进行综合性检测。

3.2 带电检测技术的具体应用

3.2.1 超声波检测的具体应用。在带电检测过程中，利用超声波技术可以快速地对开关柜局部放电故障位置进行定位，简化了设备检修程序。例如，某电厂变电站开关柜出现局部放电的情况，通过采用超声波局部放电检测进行分析，通过超声波间接测试开关柜局部放电是否存在异常情况，发现测试的峰值达到8.5mV，除有效值外，整个测试的周期性峰值超过25mV，达到26mV。对于测试的背景，整个测试过程的相关频率在50Hz和100Hz时，开关柜的局部放电比较明显。在进行背景测试时，其峰值有效值为0.45mV左右，但在实际测试时，测试频率的相关性特征没有出现，说明在利用超声波背景测试时，没有其他诸如白噪声、频率均匀分布等形式的干扰。在进行间隔测试时，超声波测试仪测得的信号出现较大程度的增加，而且呈现出不规律性，然后开展相位模式检测分析，整个检测信号的相位比较分散，幅值的聚集没有规律性，幅值本身也出现急剧变化的现象，通过检测可以排除自由带电颗粒变化带来的影响。在检测过程中，是否出现急剧性变化，对判断开关柜局部放电及电晕放电现象具有关键性作用，对各个界面之间的反射、扩散等多超声波信号产生影响，造成超声波信号的衰减。所以，采用超声波技术检测开关柜局部放电时可能出现显示不全的情况，在实际检测中，需要将放电现象结合在一起进行检测，效果会更好。针对以上情况，需要对开关柜进行解体性检测，对开关柜内部进行检测，仔细分析开关柜内部是否存在放电、烧蚀痕迹、击穿现象等，检查开关柜引线及静触头连接螺栓是否出现连接松动、生锈、烧蚀等问题，然后采用针对性的方法进行维护。

3.2.2 暂态地电压测试现场应用。在具体使用过程中，需要根据开关柜的具体使用情况来测试暂态地电压，在测试过程中，开关柜仪表的数据显示异常，电压表的显示不正常，具体电压测试情况如表1所示。

在检测过程中，对开关柜局部出现放电的问题，从前中、前下、后上、后中、后下等位置对开关柜的内部工作状态进行检测，发现电压测试的数据值明显偏高，说明开关柜存在局部放电的安全隐患。但测试的脉冲数据重复性、间隔性也较好，通过多次测试进行分析后，对最近二次暂态地电压测试结果进行对比分析，分析二者之间是否存在明显差异，从而判断开关柜是否存在绝缘故障、局部放电故障、绝缘故障等。例如，在判断开关柜故障之前，测得暂态地电压是15dB。通过对比测试，发现暂态电压测试结果为22～45dB，这说明开关柜存在局部放电的情况。从表1中测量的数据可以看出，开关柜的暂态地电压呈现出两边低、中间高的趋势，局部放电现象比较明显。为了提高检测效率，可借助超声波的声音频设备进一步检测，从而快速判断开关柜局部放电的位置。

4 结语

目前，絕缘故障对开关柜的正常工作影响十分突出，局部放电问题成为开关柜运行的主要安全隐患，采用传统的检修方式不能快速、有效、便捷地对故障进行判断与处理，需要停车进行检修处理，影响企业的安全生产。而超声波技术、暂态地电压带电检测技术，可以对开关柜的工作状态与放电情况进行实时检测，并能对开关柜的局部放电故障进行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不仅能及时发现开关柜在工作过程中存在的潜在问题，而且能提高开关柜的检修效率。

参考文献：

[1]蔡文静.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].山东工业技术，2018（24）：194.

[2]张杨.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2018（14）：99-100.

[3]覃煜，范伟男，张行，等.开关柜绝缘缺陷的局放带电检测及综合诊断分析[J].高压电器，2018（11）：286-291.

[4]张德文，胡晓旭.基于超声波在带电检测技术中的现场应用研究[J].时代农机，2015（10）：53-54.