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开关柜绝缘状态检测与故障诊断

发布时间：

2023-04-21

来源：

新华网

电力开关柜作为电力系统的关键设备，广泛应用于输电配电网络，承担着开合、控制和保护用电设备的作用，其运行可靠性直接影响着电力系统供电质量及安全性能。随着我国经济的迅猛发展，电力系统的稳定性和可靠性成为衡量城市现代化进程和生活质量的重要标准，其对电力开关柜等电力设备自身的安全可靠性提出了新的挑战。开关柜内部绝缘结构多样，实际运行环境复杂(高温、灰尘、潮湿等)，加之可能存在的生产质量及工艺缺陷，在长期运行过程中绝缘性能可能发生劣化，进而在电场作用下引发局部放电(PartialDischarge，PD)，局部放电的进一步发展加剧绝缘老化，严重时可能导致电气设备故障，影响电力系统的安全稳定运行。研究表明，由于绝缘问题引发的运行故障是开关柜事故的主要原因之一。

目前，电力设备局部放电检测是开关柜绝缘状态评估的重要手段，其为保障开关柜安全稳定运行发挥了关键的作用，并得到了电网公司的推广。根据检测原理与采集信号的不同，高压开关柜局放检测主要有:超高频(UHF)局放检测，暂态地电压(TEV)局放检测，超声波(AE)局放检测及以上技术的联合检测。随着国家电网公司“三型两网”战略的提出，电力系统朝着自动化与智能化方向不断发展，通过先进的传感器技术、测量技术、网络技术和通信技术对电力设备绝缘状态进行检测评估在开关柜故障诊断中有着重要的意义。

本文首先介绍了开关柜主要的绝缘问题及不同的局部放电类型，其次对不同的局部放电检测技术进行了讨论，展望了新形势下电力开关柜绝缘状态检测及故障诊断的发展方向。

1开关柜绝缘状态评估

据不完全统计，开关柜故障中有37．2%是由于开关柜绝缘问题导致的，可见开关柜绝缘故障是开关柜故障的主要原因。开关柜在运行过程中，工作人员误操作、开关动作和雷击都会引发过大的电压。由于制造过程、安装过程、运行维护方面造成绝缘设备的机械损伤是引发绝缘故障的重要原因。在开关柜导流系统中，当导电回路接触部位氧化、接触松动、过载等都将导致触头接触不良、接触电阻增大，造成载流故障的发生，出现触头温度过高以及环境温度升高都会引发绝缘的热老化问题。环境因素如灰尘污染、空气湿度大也会造成绝缘介质的化学老化，造成开关柜故障。因此电应力、机械应力、热老化和化学老化的共同作用是引发绝缘材料劣化，发展成为绝缘故障的根本原因。开关柜绝缘状态评估是及时维修、更换，预防发生绝缘故障的重要技术手段。开关柜绝缘状态评估主要将局部放电、运行环境(包括气温、气压、湿度等)作为检测对象，局部放电是引发绝缘问题的根本原因，因此本文着重对开关柜局部放电检测方法进行阐述。

绝缘故障潜伏期会产生放电现象，开关柜内的局部放电主要有以下4种:由于制作工艺引入绝缘介质内部的气隙、杂质等造成绝缘介质内部缺陷引发的内部放电;由于暴露在空气中的金属表面毛刺引起的尖端电晕放电;绝缘介质表面污染物引起的沿面放电;由于结构设计缺陷、运输以及运行过程中结构缺陷造成的接触不良引起的悬浮电位放电。不同放电类型的PRPD谱图特性明显不同，依据放电相位和幅值的区别可作为模式识别的重要依据。