高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷

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0 引言

高壓開關(guān)柜的絕緣性能體現(xiàn)于其內(nèi)部的絕緣子，絕緣子存在任意問題就代表高壓開關(guān)柜絕緣性能下降，反之則處于正常水平，而當絕緣性能下降，高壓開關(guān)柜內(nèi)就可能出現(xiàn)各種故障，甚至于某些故障會造成安全事故，如局部放電。因此從保障高壓開關(guān)柜正常運作還是維護電力工作者安全等角度上，都有必要采用相關(guān)方法對高壓開關(guān)柜絕緣性能進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行故障診斷，對此進行分析具有一定現(xiàn)實意義。

1 高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測方法

目前，常用于高壓開關(guān)柜絕緣檢測中的方法有超聲波檢測、TEV檢測，各方法具體內(nèi)容見下文。

1.1 超聲波檢測 因為當高壓開關(guān)柜絕緣性能下降，其絕緣子存在破損之后，其內(nèi)部電路的電荷所受約束就會減小，此時內(nèi)部電力就會從破損位置向外放射、轉(zhuǎn)移，這種現(xiàn)象被稱為局部放電，是絕緣性能下降的一大特征，所以根據(jù)這一特征，可以采用超聲波檢測方法來進行檢測。原理上，當高壓開關(guān)柜出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，周邊電場應力、機械應力、粒子之間的平衡關(guān)系會受到破壞，出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，這種現(xiàn)象具有震蕩、漸強的特征，達到一定水平后會導致其他電氣元件受到干擾，此時局部放電現(xiàn)象就會產(chǎn)生一種超聲波，而超聲波在排出空氣密度、聲速影響因素的情況下，其聲壓平方同聲能量之間是正比關(guān)系，因此采用超聲波檢測技術(shù)可以對高壓開關(guān)柜當前超聲波聲壓變化信號進行測定，根據(jù)超聲波變化信號可知內(nèi)部是否存在局部放電，若存在可根據(jù)數(shù)值了解局部放電當前釋放電能數(shù)值，判斷情況嚴重程度[1]。

1.2 TEV檢測 高壓開關(guān)柜絕緣性能下降后出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象會產(chǎn)生電磁波，電磁波會從環(huán)境內(nèi)的縫隙向外傳輸，在外部空間形成一個暫態(tài)性電壓，根據(jù)這一特征，即可采用TEV檢測方法對絕緣性能進行檢測。原理上，首先因為局部放電的電磁波會讓開關(guān)柜周邊的導電系統(tǒng)及接地金屬之間出現(xiàn)電容放電量，電量數(shù)值通常較小，持續(xù)時間比較短，但此時受分布電容影響，高壓開關(guān)柜就相當于一個金屬板，其縫隙與地面之間的距離相當于電力傳輸線，而當局部放電電能出現(xiàn)在開關(guān)柜外部，就代表放電電流值會隨著電磁波電壓增長而增長，證明兩者之間存在密切關(guān)系，其次根據(jù)電流值與電磁波電壓之間的關(guān)系，采用TEV傳感器可以測得實際數(shù)值，隨后排除傳輸過程中的損耗，選定電力傳輸線自感、電容數(shù)值進行計算，可知當前局部放電的阻抗，阻抗越高則局部放電現(xiàn)象越弱，反正越強。

2 高壓開關(guān)柜絕緣性能故障診斷方法

2.1 故障檢測系統(tǒng)的應用 考慮到高壓開關(guān)柜絕緣性能下降后的局部放電現(xiàn)象具有一定危險性，讓人工直接進行檢測容易會發(fā)生安全事故，同時人工檢測效率不足，難以第一時間發(fā)現(xiàn)故障、識別故障，因此診斷效果不好。這一條件下，在高壓開關(guān)柜絕緣性能故障診斷當中，建議采用先進技術(shù)構(gòu)建一個故障檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在架構(gòu)上可以分為三個層次，即檢測層、交互通信層、終端層，其中檢測層通常由各類電氣傳感器組成，將這些傳感器安裝在高壓開關(guān)柜絕緣子及相關(guān)電路上，這樣傳感器就能對高壓開關(guān)柜的電力數(shù)值進行實時檢測，同時將檢測得到的實時數(shù)值通過交互通信層發(fā)送到終端層，以便于終端層作出判斷，可以根據(jù)傳輸而來的數(shù)值了解高壓開關(guān)柜當前絕緣性能水平，或判斷絕緣性能下降后開關(guān)柜出現(xiàn)了什么故障，交互通信層由傳感器無線通信裝置、換能器、終端通信接口組成，其中傳感器無線通信裝置主要負責傳輸初始數(shù)值信號載波，而因為初始載波格式為電信號格式，不能被終端通信接口讀取，所以載波會被發(fā)送到換能器上，由換能器將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號格式，再發(fā)送給終端通信接口，這樣既終端即可讀取數(shù)值，終端層一般由計算機實現(xiàn)，在計算機上設(shè)計可視化軟件，可以將接收到的數(shù)值展示給人工，由人工進行分析與決策，若發(fā)現(xiàn)故障可以在終端計算機上擬定指令，通過交互通信層對高壓開關(guān)柜進行控制，嘗試消除故障，如果不能則需要前往實地進行操作，但根據(jù)所展示的數(shù)值信息，人工至少可以知道故障類型、故障位置[2]。

2.2 故障診斷方法 在故障檢測系統(tǒng)基礎(chǔ)上人工一般可以通過統(tǒng)計分析法來作出故障診斷(如果所使用的的故障檢測系統(tǒng)屬于智能系統(tǒng)，具備識別數(shù)值信息，并作出智能決策的功能，則可以將該方法納入智能邏輯中，設(shè)定好相關(guān)流程與數(shù)值標準即可)，即首先根據(jù)高壓開關(guān)柜絕緣性能下降時的數(shù)值表現(xiàn)可知，當絕緣性能下降，高壓開關(guān)柜內(nèi)部電壓會不斷增強、阻抗會不斷降低，其次依照統(tǒng)計分析法，可以將檢測所得的所有電壓、阻抗數(shù)值信息整合，形成一個數(shù)字化趨勢圖，該趨勢圖具有動態(tài)化展示功能，能夠根據(jù)實時數(shù)值變化而變化，因此當趨勢圖中的電壓圖形不斷拔高，阻抗圖形不斷下降，就說明高壓開關(guān)柜的絕緣水平正在下降，極有可能已經(jīng)發(fā)生了局部放電現(xiàn)象，對此就可以觀察其他數(shù)值信息，如開關(guān)柜分閘線路的電壓數(shù)值信息，如果電壓數(shù)值低于標準值，就說明當前開關(guān)柜存在分閘故障。此外，在發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)柜絕緣水平下降后，還可以通過故障檢測系統(tǒng)的交互通信層向開關(guān)柜發(fā)送運作指令，同時觀察傳感器的采集數(shù)據(jù)，若在指令發(fā)出后高壓開關(guān)柜未能執(zhí)行指令，就說明相關(guān)電氣元器件可能依舊損毀或者短路現(xiàn)象。

3 結(jié)語

綜上，本文對高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷進行了分析，闡述了相關(guān)檢測方法與故障診斷方法。通過分析可知，在高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測中，可使用超聲波、TEV方法來進行檢測，兩者任選其一即可，通過檢測可知高壓開關(guān)柜當前絕緣性能水平，了解絕緣性能下降后的特征，隨后通過現(xiàn)代化的故障診斷方法，可以起到第一時間發(fā)現(xiàn)問題，及時解決開關(guān)柜故障的作用。