带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

王加滨

摘要：带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用具有较强的现实意义。在实际的检测应用中，可以利用一种带电检测技术，也可以综合利用多种带电检测技术。在对开关柜进行检测的基础上，合理分析及判断，往往能够更好地找到问题的根源所在。基于此，下文将对带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用展开分析。

关键词：带电检测技术;开关柜;绝缘故障检测;应用

1 带电检测技术概述

1.1 带电检测技术的内涵

当开关柜内出现了局部放电的问题时，电子就会以极快的速度从带电物体向接地的非带电物体流动，比如柜体，会在柜体上形成高频的电流行波，继而向多方向传播。在放电的范围内，分子之间就会出现剧烈的撞击，继而产生压力，且局部放电一般表现为一种连续的脉冲，所以由这种局部放电而产生的压力也表现为脉冲的形式，这就为声波的产生创造了条件。因为局部放电一般发生在较小的区域内，所以局部放电源一般可视作声源。本文所提及的带电检测技术的原理就是利用暂态地电压、超声波等信号作为一种判断根据，来确定绝缘故障的存在及其不同程度，并基于相应的数据来完成对开关柜的检测和故障定位。当前，将带电检测技术引用于开关柜的状态检测已经十分普遍，且收效明显。这一技术能够有效解决开关柜误动、绝缘故障、异物侵入等问题，能够及时地检测绝缘隔板等内部部件的老化及其引起的故障。

1.2 带电检测技术的优势

带电检测技术相对于现有的电力设备实验来说具有诸多优点。传统的开关柜绝缘故障检测更多的是侧重于预防性的实验，因为一旦发生开关柜故障，紧急情况下往往会影响到整个系统安全。因此，这种预防性实验需要遵循一定的周期性，即在运行一段时间后进行停车，然后进行开关柜电力系统等的检查。而带电检测技术的应用，使得因传统预防措施带来的停车经济损失大大减少，更为电力用户的检测及预测带来极大方便。此外，在电力设备的正常运行状态下，可以在保证通过带电检测技术下实现设备的检测，进而合理分析安全隐患。例如，针对使用时间较为长久的电气设备来说，往往老化情况严重，其在电气实验检测上无法承受瞬时的高压，因而也就无法进行停车试压实验。而带电检测技术则能够很好地弥补这一缺陷，使得用户对运行状态下的开关柜做到了如指掌。

2 高压开关柜带电检测技术及其应用情况

随着开关柜的长期运行，受环境、强电场、热化学效应等影响，柜内设备绝缘不断劣化，产生局部放电现象，以声音、光、电磁波等形式向外辐射能量。局部放电现象会进一步加快绝缘劣化速度，形成恶性循环，最后导致绝缘击穿，甚至开关柜爆炸，引起近区短路，危及主变安全，降低供电可靠性，提高运维成本。局部放电发生时，电子快速由带电体向接地的非带电体迁移，如柜体，在柜体上产生高频电流行波，并向各个方向传播。受集肤效应的影响，电流波仅集中在金属柜体内表面传播，而不会直接穿透柜体，在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外表面，并以电磁波形式进入自由空间，电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压。在放电区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。由于局部放电是一连串的脉冲形式，所以由此产生的压力波也是脉冲形式的，即产生了声波。它含有各种频率分量，频带很宽，声音频率超过20kHz范围的称为超声波。由于局部放电区域很小，局放源通常可看成点声源。带电检测技术就是通过检测暂态地电压、超声波等声电信号，判断绝缘故障及其发展程度和趋势，实现开关柜状态监测和故障定位。目前，带电检测技术在开关柜状态检修中的应用已非常广泛，针对开关柜误动、绝缘故障、载流故障、异物入侵等缺陷故障，发现了绝缘隔板脏污受潮、螺栓松动、引线偏离、触头盒表面凝露、绝缘隔板等绝缘故障，有力地保证了变电站供电可靠性。

3 带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用

3.1 超声波检测技术

在对开关柜局部放电进行检测时可以利用超声波。这主要是因为当开关柜局部发生放电时，导体表面的电荷就会发生快速移动，在电荷移动过程中，会出现电磁波的机械震荡，这种机械震荡会转化成声波进行传递，在开关柜的间隙传递时，声波的强度与放电规律呈现出同等变化的趋势。如果开关柜局部放电强度超过绝缘体本身的强度，开关柜绝缘体就会被击穿，更有甚者，会对生产安全带来隐患，危害人的生命安全，利用超声波检测技术可以有效避免这种情况。超声波检测技术可以对放电频率为10～1000kHz的电磁波信号进行检测，确定开关柜放电的情况。在采用便携式超声波检测设备对开关柜局部放电进行检测时，只能检测局部放电电磁波信号的正常值。而为了进一步分析开关柜局部放电深层次问题，需要利用局部放电调理电路将检测的超声波信号转换为可听的信号，从而判断出开关柜局部放电的类型与具体位置。在信号检测过程中，还可以利用GIS技术对开关柜的局部进行检测，最终对开关柜的局部放电进行综合性检测。

3.2 暂态的电压检测技术

通常情况下，当开关柜因内部问题发生局部性的放电时，在不连续的金属断开面下，通过开关柜内部导体的带电粒子会部分迁移到开关柜上，在这样的情况下，开关柜表面就存在电流。特别是相对于高压开关柜来说，高频开关电流行波会集聚在开关柜外表面，并以电磁波的形式向外部空间进行传播。对于开关柜金属外表面来说，局部放电使得金屬外表面产生暂态的对地电压，这些对地电压可通过带电检测技术利用传感器进行接收，通过专用仪器、仪表进行读数分析。通过读数分析可判断电压信号幅度的大小、确定开关柜局部放电的信号具体位置及危险程度。

4 结束语

目前，绝缘故障对开关柜的正常工作影响十分突出，局部放电问题成为开关柜运行的主要安全隐患，采用传统的检修方式不能快速、有效、便捷地对故障进行判断与处理，需要停车进行检修处理，影响企业的安全生产。而超声波技术、暂态地电压带电检测技术，可以对开关柜的工作状态与放电情况进行实时检测，并能对开关柜的局部放电故障进行快速定位，操作方便，安全、快速、有效，不仅能及时发现开关柜在工作过程中存在的潜在问题，而且能提高开关柜的检修效率。

参考文献：

[1]徐锐.局部放电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].大众用电，2021，36（05）：42-43.

[2]王鹏程，潘珲.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].河南科技，2019（29）：141-143.