淺談開關柜絕緣狀態檢測與故障診斷

文章更新時間：2023-04-26　點擊量：833

摘要：電力開關柜作為電力系統的關鍵設備，廣泛應用于輸電配電網絡，其運行可靠性直接影響電力系統的供電質量和安全性能。開關柜絕緣狀態檢測和故障診斷是及時維護、更換和防止絕緣故障的重要技術手段。在闡述開關柜絕緣狀態評估的基礎上，指出了典型的局部放電類型；對開關柜局部放電檢測方法的原理、技術特點和應用進行了對比分析；總結了局部放電在線監測的應用現狀和發展趨勢，期待未來物聯網環境下開關柜的絕緣狀態檢測和故障診斷。

關鍵字：開關柜；絕緣檢測；局部放電；故障診斷；在線監測；

引言

電力開關柜作為電力系統的關鍵設備，廣泛應用于輸電配電網絡，承擔著開合、控制和保護用電設備的作用，其運行可靠性直接影響電力系統的供電質量和安全性能。隨著我國經濟的快速發展，電力系統的穩定性和可靠性已經成為衡量城市現代化進程和生活質量的重要標準，這對電力開關柜等電力設備的安全性和可靠性提出了新的挑戰。開關柜內絕緣結構多樣，實際運行環境復雜(高溫、灰塵、潮濕等)。)，以及可能存在的生產質量和工藝缺陷。(PartialDischarge，PD)，局部放電的進一步發展加劇了絕緣老化，嚴重時可能導致電氣設備故障，影響電力系統的安全穩定運行。研究表明，開關柜事故的主要原因之一是絕緣問題導致的運行故障。

本文首先介紹了開關柜的主要絕緣問題和不同的局部放電類型，其次討論了不同的局部放電檢測技術，展望了新形勢下電力開關柜的絕緣狀態檢測和故障診斷的發展方向。

一開關柜絕緣狀態評估

根據不wan全統計，開關柜故障中有37個．2%是由于開關柜絕緣問題所致，可見開關柜絕緣故障是開關柜故障的主要原因。在開關柜的運行過程中，工作人員誤操作、開關動作和雷擊都會引起過大的電壓。絕緣設備在制造工藝、安裝工藝、運行維護等方面的機械損壞是造成絕緣故障的重要原因。在開關柜導流系統中，當導電電路接觸部位氧化、接觸松動、過載時，會導致接觸不良、接觸電阻增大、載流故障、接觸溫度過高、環境溫度升高，從而導致絕緣熱老化。灰塵污染、空氣濕度高等環境因素也會導致絕緣介質化學老化，導致開關柜出現故障。所以電應力、機械應力、熱老化和化學老化的共同作用是導致絕緣材料劣化，發展成為絕緣故障的根本原因。開關柜絕緣狀態評估是及時維修、更換、防止絕緣故障的重要技術手段。開關柜絕緣狀態評估主要以局部放電、運行環境(包括溫度、氣壓、濕度等)為檢測對象。).局部放電是絕緣問題的根本原因。因此，本文重點闡述了開關柜的局部放電檢測方法。

絕緣故障潛伏期會產生放電現象，開關柜的局部放電主要有以下四種:絕緣介質內部缺陷引起的內部放電，如氣隙、雜質等。，由制造工藝引入絕緣介質引起的；jian端電暈放電是由暴露在空氣中的金屬表面毛刺引起的；絕緣介質表面污染物引起的沿表面放電；由于結構設計缺陷、運輸和運行過程中結構缺陷引起的懸浮電位放電。不同類型的放電示意圖如圖1所示。分析不同類型的局部放電相位(PRPD)圖2顯示了圖2。不同放電類型的PRPD譜圖特性明顯不同，可以作為模式識別的重要依據，取決于放電相位和幅度的差異。

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二局部放電檢測技術

局部放電檢測法以局部放電引起的各種物理現象為依據，通過測量各種現象引起的物理量來表示局部放電的強度。超高頻是檢測開關柜絕緣狀態的主要方法(UHF)檢測方法，臨時電壓(TEV)檢測法，超聲波(AE)檢測方法，紅外線檢測方法，化學檢測方法。其中超高頻(UHF)檢測方法，臨時電壓(TEV)檢測法，超聲波(AE)檢測方法主要用于開關柜內的局部放電檢測。

三現存問題和未來發展前景

1在線監控技術在開關柜中的推廣

電力開關柜的智能在線監控系統大多由三部分組成:采集端、通信網絡和監控中心。它是一個監控系統，旨在確保電網設備的安全運行、遠程控制、數據的實時采集和數據的分析。一方面，在線監控是改善設備維護不及時的重要手段，為開關柜的運行故障提前預警和果斷動作提供有力支撐，也是電網設備安全可靠運行的前提；另一方面，收集傳感器收集的數據，充分利用大數據對開關柜的運行狀態進行實時評估，提高故障分析能力，積極警告用戶，協助診斷和跟蹤故障。

如圖7所示，典型的在線監控設備主要由三部分組成:監控主機、傳輸中繼器和后臺服務器。該新型電力開關柜在線監控設備通過合理布置在開關柜金屬箱外的傳感器獲得開關柜的實時局部放電信號，在檢測主機內處理信號后，依靠傳輸中繼技術將信號傳輸到后臺服務器。傳輸技術分為有線(如電纜、光纖等。)和無線(ZigBee、藍牙、WiFi等。).離線后臺上位機界面如圖8所示，應用于連接外部網絡不方便的地方。互聯網下的后臺服務器主頁界面如圖9所示。

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圖9顯示，數據自動處理和分析可以在服務器采集系統中實現，包括在線監控實時數據繪制局部放電圖譜、所有設備在線監控橫向數據趨勢對比、單臺設備在線監控趨勢分析和歷史數據查詢功能。由于局部放電信號的檢測受到多種因素的影響，存在不確定性，系統通過多個傳感器傳輸數據進行比較，并將測試數據繪制成不同的圖譜進行分析，從而生成超過警示值的異常點的警示信息。所有歷史數據都可以在后臺服務器中查詢，以提供大量的故障診斷和慢速度評估。

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2物聯網在開關柜狀態檢測中的應用前景

隨著國家電網公司泛在電力物聯網的提出，物聯網在智能電網中的應用成為熱門話題。隨著我國經濟和科技實力的不斷增強，各種新型傳感器層出不窮，通信技術難點不斷克服，大數據和云計算蓬勃發展，物聯網環境下的在線監控系統在技術上得到了構建。

物聯網在線監控系統中的應用如圖10所示。提高電力開關柜檢測系統中傳感器的感知能力和各種傳感器的聯合檢測是改善局部放電檢測系統漏判誤判的前提。電力開關柜智能在線監控系統利用傳感器獲取實時數據，通過手機、平板電腦、辦公電腦等設備和無線通信技術，實現運行維護人員與在線監控設備的互聯，從而達到檢測電力開關柜運行狀態的目的，對提高電力開關柜的監控效率和設備的安全運行具有現實意義。實現物與物、物與人之間的互聯網。

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