帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用

王加濱

摘要：帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際的檢測(cè)應(yīng)用中，可以利用一種帶電檢測(cè)技術(shù)，也可以綜合利用多種帶電檢測(cè)技術(shù)。在對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)上，合理分析及判斷，往往能夠更好地找到問(wèn)題的根源所在?；诖?，下文將對(duì)帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：帶電檢測(cè)技術(shù);開(kāi)關(guān)柜;絕緣故障檢測(cè);應(yīng)用

1 帶電檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 帶電檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)涵

當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)了局部放電的問(wèn)題時(shí)，電子就會(huì)以極快的速度從帶電物體向接地的非帶電物體流動(dòng)，比如柜體，會(huì)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(nèi)，分子之間就會(huì)出現(xiàn)劇烈的撞擊，繼而產(chǎn)生壓力，且局部放電一般表現(xiàn)為一種連續(xù)的脈沖，所以由這種局部放電而產(chǎn)生的壓力也表現(xiàn)為脈沖的形式，這就為聲波的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。因?yàn)榫植糠烹娨话惆l(fā)生在較小的區(qū)域內(nèi)，所以局部放電源一般可視作聲源。本文所提及的帶電檢測(cè)技術(shù)的原理就是利用暫態(tài)地電壓、超聲波等信號(hào)作為一種判斷根據(jù)，來(lái)確定絕緣故障的存在及其不同程度，并基于相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)完成對(duì)開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)和故障定位。當(dāng)前，將帶電檢測(cè)技術(shù)引用于開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)檢測(cè)已經(jīng)十分普遍，且收效明顯。這一技術(shù)能夠有效解決開(kāi)關(guān)柜誤動(dòng)、絕緣故障、異物侵入等問(wèn)題，能夠及時(shí)地檢測(cè)絕緣隔板等內(nèi)部部件的老化及其引起的故障。

1.2 帶電檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

帶電檢測(cè)技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有的電力設(shè)備實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)更多的是側(cè)重于預(yù)防性的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐坏┌l(fā)生開(kāi)關(guān)柜故障，緊急情況下往往會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)安全。因此，這種預(yù)防性實(shí)驗(yàn)需要遵循一定的周期性，即在運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行停車(chē)，然后進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜電力系統(tǒng)等的檢查。而帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，使得因傳統(tǒng)預(yù)防措施帶來(lái)的停車(chē)經(jīng)濟(jì)損失大大減少，更為電力用戶(hù)的檢測(cè)及預(yù)測(cè)帶來(lái)極大方便。此外，在電力設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)下，可以在保證通過(guò)帶電檢測(cè)技術(shù)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的檢測(cè)，進(jìn)而合理分析安全隱患。例如，針對(duì)使用時(shí)間較為長(zhǎng)久的電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，往往老化情況嚴(yán)重，其在電氣實(shí)驗(yàn)檢測(cè)上無(wú)法承受瞬時(shí)的高壓，因而也就無(wú)法進(jìn)行停車(chē)試壓實(shí)驗(yàn)。而帶電檢測(cè)技術(shù)則能夠很好地彌補(bǔ)這一缺陷，使得用戶(hù)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)柜做到了如指掌。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜帶電檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用情況

隨著開(kāi)關(guān)柜的長(zhǎng)期運(yùn)行，受環(huán)境、強(qiáng)電場(chǎng)、熱化學(xué)效應(yīng)等影響，柜內(nèi)設(shè)備絕緣不斷劣化，產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，以聲音、光、電磁波等形式向外輻射能量。局部放電現(xiàn)象會(huì)進(jìn)一步加快絕緣劣化速度，形成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至開(kāi)關(guān)柜爆炸，引起近區(qū)短路，危及主變安全，降低供電可靠性，提高運(yùn)維成本。局部放電發(fā)生時(shí)，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(chǎn)生高頻電流行波，并向各個(gè)方向傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流波僅集中在金屬柜體內(nèi)表面?zhèn)鞑ィ粫?huì)直接穿透柜體，在金屬斷開(kāi)或絕緣連接處，電流波轉(zhuǎn)移至外表面，并以電磁波形式進(jìn)入自由空間，電磁波上升沿碰到金屬外表面，產(chǎn)生暫態(tài)對(duì)地電壓。在放電區(qū)域中，分子間產(chǎn)生劇烈的撞擊，這種撞擊在宏觀(guān)上表現(xiàn)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(chǎn)生的壓力波也是脈沖形式的，即產(chǎn)生了聲波。它含有各種頻率分量，頻帶很寬，聲音頻率超過(guò)20kHz范圍的稱(chēng)為超聲波。由于局部放電區(qū)域很小，局放源通常可看成點(diǎn)聲源。帶電檢測(cè)技術(shù)就是通過(guò)檢測(cè)暫態(tài)地電壓、超聲波等聲電信號(hào)，判斷絕緣故障及其發(fā)展程度和趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障定位。目前，帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)檢修中的應(yīng)用已非常廣泛，針對(duì)開(kāi)關(guān)柜誤動(dòng)、絕緣故障、載流故障、異物入侵等缺陷故障，發(fā)現(xiàn)了絕緣隔板臟污受潮、螺栓松動(dòng)、引線(xiàn)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(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)

在對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以利用超聲波。這主要是因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)柜局部發(fā)生放電時(shí)，導(dǎo)體表面的電荷就會(huì)發(fā)生快速移動(dòng)，在電荷移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)電磁波的機(jī)械震蕩，這種機(jī)械震蕩會(huì)轉(zhuǎn)化成聲波進(jìn)行傳遞，在開(kāi)關(guān)柜的間隙傳遞時(shí)，聲波的強(qiáng)度與放電規(guī)律呈現(xiàn)出同等變化的趨勢(shì)。如果開(kāi)關(guān)柜局部放電強(qiáng)度超過(guò)絕緣體本身的強(qiáng)度，開(kāi)關(guān)柜絕緣體就會(huì)被擊穿，更有甚者，會(huì)對(duì)生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患，危害人的生命安全，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)可以有效避免這種情況。超聲波檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)放電頻率為10～1000kHz的電磁波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，確定開(kāi)關(guān)柜放電的情況。在采用便攜式超聲波檢測(cè)設(shè)備對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只能檢測(cè)局部放電電磁波信號(hào)的正常值。而為了進(jìn)一步分析開(kāi)關(guān)柜局部放電深層次問(wèn)題，需要利用局部放電調(diào)理電路將檢測(cè)的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為可聽(tīng)的信號(hào)，從而判斷出開(kāi)關(guān)柜局部放電的類(lèi)型與具體位置。在信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，還可以利用GIS技術(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的局部進(jìn)行檢測(cè)，最終對(duì)開(kāi)關(guān)柜的局部放電進(jìn)行綜合性檢測(cè)。

3.2 暫態(tài)的電壓檢測(cè)技術(shù)

通常情況下，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜因內(nèi)部問(wèn)題發(fā)生局部性的放電時(shí)，在不連續(xù)的金屬斷開(kāi)面下，通過(guò)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部導(dǎo)體的帶電粒子會(huì)部分遷移到開(kāi)關(guān)柜上，在這樣的情況下，開(kāi)關(guān)柜表面就存在電流。特別是相對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，高頻開(kāi)關(guān)電流行波會(huì)集聚在開(kāi)關(guān)柜外表面，并以電磁波的形式向外部空間進(jìn)行傳播。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜金屬外表面來(lái)說(shuō)，局部放電使得金屬外表面產(chǎn)生暫態(tài)的對(duì)地電壓，這些對(duì)地電壓可通過(guò)帶電檢測(cè)技術(shù)利用傳感器進(jìn)行接收，通過(guò)專(zhuān)用儀器、儀表進(jìn)行讀數(shù)分析。通過(guò)讀數(shù)分析可判斷電壓信號(hào)幅度的大小、確定開(kāi)關(guān)柜局部放電的信號(hào)具體位置及危險(xiǎn)程度。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，絕緣故障對(duì)開(kāi)關(guān)柜的正常工作影響十分突出，局部放電問(wèn)題成為開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的主要安全隱患，采用傳統(tǒng)的檢修方式不能快速、有效、便捷地對(duì)故障進(jìn)行判斷與處理，需要停車(chē)進(jìn)行檢修處理，影響企業(yè)的安全生產(chǎn)。而超聲波技術(shù)、暫態(tài)地電壓帶電檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)開(kāi)關(guān)柜的工作狀態(tài)與放電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并能對(duì)開(kāi)關(guān)柜的局部放電故障進(jìn)行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜在工作過(guò)程中存在的潛在問(wèn)題，而且能提高開(kāi)關(guān)柜的檢修效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐銳.局部放電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用[J].大眾用電，2021，36（05）：42-43.

[2]王鵬程，潘琿.帶電檢測(cè)技術(shù)在開(kāi)關(guān)柜絕緣故障檢測(cè)中的應(yīng)用[J].河南科技，2019（29）：141-143.