淺談開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷

時(shí)間：2023-04-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：68

 楊翠

上海安科瑞股份有限公司

 

   摘要:電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備廣泛應(yīng)用于輸電配電網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)行可靠性直接影響著電力系統(tǒng)供電質(zhì)量及安全性能。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷是及時(shí)維修、更換和預(yù)防絕緣故障的重要技術(shù)手段。在闡述開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估的基礎(chǔ)上，指出其內(nèi)典型的局部放電類型;對(duì)比分析了應(yīng)用于開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法的原理、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用;總結(jié)了局部放電在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，展望了在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的未來方向。

   關(guān)鍵詞:開關(guān)柜;絕緣檢測(cè);局部放電;故障診斷;在線監(jiān)測(cè)

0引言

   電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于輸電配電網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)著開合、控制和保護(hù)用電設(shè)備的作用，其運(yùn)行可靠性直接影響著電力系統(tǒng)供電質(zhì)量及安全性能。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性成為衡量城市現(xiàn)代化進(jìn)程和生活質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)電力開關(guān)柜等電力設(shè)備自身的性提出了新的挑戰(zhàn)。開關(guān)柜內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)多樣，實(shí)際運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜(高溫、灰塵、潮濕等)，加之可能存在的生產(chǎn)質(zhì)量及工藝缺陷，在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中絕緣性能可能發(fā)生劣化，進(jìn)而在電場(chǎng)作用下引發(fā)局部放電(PartialDischarge，PD)，局部放電的進(jìn)一步發(fā)展加劇絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致電氣設(shè)備故障，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。研究表明，由于絕緣問題引發(fā)的運(yùn)行故障是開關(guān)柜事故的主要原因之一。

   目前，電力設(shè)備局部放電檢測(cè)是開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估的重要手段，其為**開關(guān)柜安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，并得到了電網(wǎng)公司的推廣。根據(jù)檢測(cè)原理與采集信號(hào)的不同，高壓開關(guān)柜局放檢測(cè)主要有:**高頻(UHF)局放檢測(cè)，暫態(tài)地電壓(TEV)局放檢測(cè)，超聲波(AE)局放檢測(cè)及以上技術(shù)的聯(lián)合。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略的提出，電力系統(tǒng)朝著自動(dòng)化與智能化方向不斷發(fā)展，通過**的傳感器技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)對(duì)電力設(shè)備絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估在開關(guān)柜故障診斷中有著重要的意義。

   本文首先介紹了開關(guān)柜主要的絕緣問題及不同的局部放電類型，其次對(duì)不同的局部放電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了討論，展望了新形勢(shì)下電力開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷的發(fā)展方向。

1開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估

   據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，開關(guān)柜故障中有37．2%是由于開關(guān)柜絕緣問題導(dǎo)致的，可見開關(guān)柜絕緣故障是開關(guān)柜故障的主要原因。開關(guān)柜在運(yùn)行過程中，工作人員誤操作、開關(guān)動(dòng)作和雷擊都會(huì)引發(fā)過大的電壓。由于制造過程、安裝過程、運(yùn)行維護(hù)方面造成絕緣設(shè)備的機(jī)械損傷是引發(fā)絕緣故障的重要原因。在開關(guān)柜導(dǎo)流系統(tǒng)中，當(dāng)導(dǎo)電回路接觸部位氧化、接觸松動(dòng)、過載等都將導(dǎo)致觸頭接觸不良、接觸電阻增大，造成載流故障的發(fā)生，出現(xiàn)觸頭溫度過高以及環(huán)境溫度升高都會(huì)引發(fā)絕緣的熱老化問題。環(huán)境因素如灰塵污染、空氣濕度大也會(huì)造成絕緣介質(zhì)的化學(xué)老化，造成開關(guān)柜故障。因此電應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、熱老化和化學(xué)老化的共同作用是引發(fā)絕緣材料劣化，發(fā)展成為絕緣故障的根本原因。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估是及時(shí)維修、更換，預(yù)防發(fā)生絕緣故障的重要技術(shù)手段。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評(píng)估主要將局部放電、運(yùn)行環(huán)境(包括氣溫、氣壓、濕度等)作為檢測(cè)對(duì)象，局部放電是引發(fā)絕緣問題的根本原因，因此本文著重對(duì)開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法進(jìn)行闡述。

   絕緣故障潛伏期會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，開關(guān)柜內(nèi)的局部放電主要有以下4種:由于制作工藝引入絕緣介質(zhì)內(nèi)部的氣隙、雜質(zhì)等造成絕緣介質(zhì)內(nèi)部缺陷引發(fā)的內(nèi)部放電;由于暴露在空氣中的金屬表面毛刺引起的**電暈放電;絕緣介質(zhì)表面污染物引起的沿面放電;由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷、運(yùn)輸以及運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)缺陷造成的接觸不良引起的懸浮電位放電。不同類型放電示意圖如圖1所示。不同類型的局部放電相位分析(PRPD)譜圖如圖2所示。不同放電類型的PRPD譜圖特性明顯不同，依據(jù)放電相位和幅值的區(qū)別可作為模式識(shí)別的重要依據(jù)。

 

 

   局部放電直接和明顯的現(xiàn)象是導(dǎo)致電極間的電荷移動(dòng)。具體表現(xiàn)在:①放電部位帶電粒子的變化。當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，帶電粒子會(huì)快速地由帶電體向非帶電體遷移(如開關(guān)柜柜體)，并在非帶電體上產(chǎn)生高頻電流。②輻射高頻電磁波信號(hào)。根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，局部放電會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)，這樣交變的電場(chǎng)與磁場(chǎng)相互激發(fā)，并向外傳播便形成電磁波。較短時(shí)間內(nèi)的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生較高頻率的電磁波，并向外輻射?；谏鲜鰞蓚€(gè)原理可知，局部放電的發(fā)生必然會(huì)伴隨電流和電磁波的產(chǎn)生，實(shí)際上除此之外局部放電還伴有超聲波、氣體生成物、光、熱。依據(jù)局部放電時(shí)伴隨產(chǎn)生的這些物理現(xiàn)象，可以將檢測(cè)手段分為電測(cè)量法和非電測(cè)量法。

   電力開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷按照檢測(cè)狀態(tài)分為離線檢測(cè)和帶電檢測(cè)。離線檢測(cè)具有背景干擾小的優(yōu)點(diǎn)，但由于需要停電檢修，成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，逐漸被帶電檢測(cè)取代。帶電檢測(cè)又可以細(xì)分為定期檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)兩種。定期依靠?jī)x器在電力設(shè)備運(yùn)行中對(duì)巡檢時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，用于發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中潛在的故障問題。在線監(jiān)測(cè)一般是將監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳感器長(zhǎng)期置于被檢測(cè)的設(shè)備內(nèi)部或者外表面對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。定期檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)都具有被測(cè)設(shè)備不停電、檢測(cè)工況與運(yùn)行工況完全一致的優(yōu)點(diǎn)。在線監(jiān)測(cè)憑借其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析開關(guān)柜目前絕緣狀態(tài)的能力，包括識(shí)別故障早期征兆的預(yù)測(cè)能力，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的擾動(dòng)做出響應(yīng)能力，準(zhǔn)確度較高，成為當(dāng)下狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的發(fā)展趨勢(shì)。





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• 詞條

  詞條說明

• 電流互感器的使用原則

  1、為了滿足測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)2～8個(gè)二次繞阻的電流互感器。2、對(duì)于保護(hù)用電量互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中3、為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布

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