变电站高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术探究

马柯明

摘 要：变电站开关柜绝缘性能会影响其功能的安全、可靠发挥，以往的绝缘测试需要很长时间，而且也难以找到真正的问题。对此有必要引入全新的绝缘性能检测与故障诊断技术。本文分析了TEV技术在高压开关柜绝缘性能测试中的应用。

关键词：变电站；高压开关柜；绝缘性能；检测；故障诊断

中图分类号：TM63 文献标识码：A

要想达到电气设备故障检测与诊断的安全、合理与高效，就要加强对其绝缘性能检测，为设备创造一个安全合理的运行环境。众多的工作经验表明，电力系统各项设备出现故障时，多源自绝缘故障，绝缘故障会引发电气设备绝缘性能下降，从而出现多种故障问题。对此，需要掌握开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术，以此来提高故障检测工作效率，带来预期的检测效果。

一、超声波与TEV检测技术

开关柜绝缘性能的变质可能造成局部放电问题，逐渐的效应雷击可能导致绝缘介电性能慢慢发生变质、受损，甚至出现绝缘击穿问题。

1.超声波检测技术。局部放电伴随着一定量电荷的放出与转移，一旦出现局部放电，其附近电场应力、机械应力以及粒子等都将走向非平衡，从而出现震荡，动态变化等问题，也能引发附近介质的扰动现象。局部放电的初始现象为：出现较弱的火光，此时所释放能量较小，随之将出现相对激烈的电弧放电。经科学研究证实忽略空气密度以及声速情况下，声压的平方同声能量间呈正相关，对此可以通过超声波信号的声压变化代表局部放电释放能量的变化，对应能够测得放电高低。

2. TEV检测技术。局部放电所带来的电磁波，将途径金属箱体接缝位置逐渐向外传输，对应会出现一个暂态电压。TEV检测原理为：当高压开关柜对地绝缘处出现局部放电，导电系统和接地金属中间则将出现一些电容放电量，但是较小，放电持续较短，对应的放电量通常达到1000pC，而且一般要达到10ns，对应出现100mA电流。电气特点一般受分布电容等影响。对此，应该将其视作金属板，缝隙和地面中间的距离就是传输线。具体如图1所示。局放时，电磁波自放电点朝着外部传输，此时放电电流值和电磁波电压之间有密切关系，在忽略损耗情况下，阻抗需要按照下面公式计算：Z0=

Z0——阻抗，L——传输线自感，C——传输线电容。

经实验得出，局放所出现的TEV信号，和局放激烈度和放电点的距离等存在密切关联，这样就能够借助特定的探测设备来加以探测，凭借对局放TEV信号的检测，能够实现开关柜中设备局放的测试，也能对应锁定局放位置。

二、开关柜绝缘性能检测与故障诊断系统的应用

高压开关柜绝缘度下降的成因来自于多方面，例如：绝缘体质量不达标、空气间隙不达标，外界环境的不良干扰等，同时，由于遭受雷击过电压的不良影响等，都可能影响开关柜绝缘性能。开关柜安装在配网系统，要承受多方电压，可能面临多重威胁，对此，有必要创建一个绝缘性能检测与诊断系统。此系统主要应用对比性检测技术，也就是通过对比单个开关柜和之前已经得出的检测数据、以及同类开关柜的检测数据，当发现检测数据较大超出合理范围，意味着其出现了放电现象，从而预测出故障问题。检测过程中必须认真记下设备故障的具体信息，从而为放电的研判提供依据。诊断系统的构造图如图2所示。

故障诊断系统大体包括三大子系统，具体是指：被测设备、传感器、数据采集系统，通常位于主机部分，故障处理与诊断系统主要依靠PC软件，通常位于主控室。

实践应用：某220kV变电站，经检测得出开关柜后方局部放电检测值超出常规数值，达到31dB，放电处于开关柜后方左下部。将设备断开电力电源供应，对应核对开关柜，分析其局放现象，经检查得出开关柜面板左下方出现问题，具体问题为：C相电缆头处的螺丝出现变松现象，从而出现了局部放电现象，通过拧紧螺栓，以此为基础进行测试，幅值则有所下降，回归到了正常数值。图3为螺栓松动图示。

三、分析检测数据和趋势

1.统计分析。所谓的统计分析法，就是相同开关室中开关柜局放检测，对所得的TEV数据加以归类、统计，再对应判断检测结果。实际的局放检测影响因素包括：工作电压、绝缘物、环境条件等的影响，一切影响性因素都容易导致错误的检测结果。

2.动态判据。根据统计分析以及趋势的预测等，可以按照以下程序来判断开关柜局放：第一，初始判据。综合统计各个N面开关柜的状态，故障类别，根据统计得出的数据等来对应核算出故障率。第二，统计分析。测试一切N面开关柜局部放电状态，正确选择开关柜，Nxa%面为首选，同时，取其中数值最小的作为对比值A。第三，趋势分析。相隔一段时间后，要第二次测试各个N面开关柜，取检测数值最大的Nxa%面开关柜，同时，同样取数值最小的充当比较值B，对比B和A.此时可以进行下面的对比分析：BA，则要重点考虑下方因素：开关柜负荷略微上升，背景干扰有所加强，温湿度超标，开关柜受到了深入污染。B=A，开关柜负荷，温湿度状况以及开关柜污染度等大致相当。意味着开关柜相对稳定、健康。第四，明确判据数值。参照开关柜通常运转概况来明确A值或B值是判断依据，因为开关柜附近环境可能对局放带来一定的干扰。所以，实际的判断值应该将-2dB与+2dB纳入考虑范围，在根据以上流程来明确研判数据数值。反复的对比分析后，创建其一个地区开关柜检测的数据信息，最后形成科学合理的数据。

实践运用：某开关柜正常U型巡查过程中查出主变开关柜处出现明显震动，却无法精准地进行定位，通过局放检测最终发现开关柜局放扩大到56dB，最终查明放电点处于开关柜上端排线透墙的位置，利用故障检测系统进行测试，最终查明母排固定螺栓顶在导电触头处，从而使得接触面达不到预期标准，引发局部放电现象。

结语

变电站高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断需要先进的故障定位技术的支持，其中TEV技术为科学的技术，其应用能够有效调整电气设备以往的局部放电检测模式，从而为电力设备状态检测供应了具体的数据。这一故障检测模式有下面的优势：装置的投切运行能够维持电气设备的安全运转，可以实现持续的自动化监测，检测能够有效抵御干扰。

参考文献

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