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浅谈开关柜绝缘状态检测与故障诊断

文章更新时间：2023-04-26　点击量：163

摘要：电力开关柜作为电力系统的关键设备，广泛应用于输电配电网络，其运行可靠性直接影响电力系统的供电质量和安全性能。开关柜绝缘状态检测和故障诊断是及时维护、更换和防止绝缘故障的重要技术手段。在阐述开关柜绝缘状态评估的基础上，指出了典型的局部放电类型；对开关柜局部放电检测方法的原理、技术特点和应用进行了对比分析；总结了局部放电在线监测的应用现状和发展趋势，期待未来物联网环境下开关柜的绝缘状态检测和故障诊断。

关键字：开关柜；绝缘检测；局部放电；故障诊断；在线监测；

引言

电力开关柜作为电力系统的关键设备，广泛应用于输电配电网络，承担着开合、控制和保护用电设备的作用，其运行可靠性直接影响电力系统的供电质量和安全性能。随着我国经济的快速发展，电力系统的稳定性和可靠性已经成为衡量城市现代化进程和生活质量的重要标准，这对电力开关柜等电力设备的安全性和可靠性提出了新的挑战。开关柜内绝缘结构多样，实际运行环境复杂(高温、灰尘、潮湿等)。)，以及可能存在的生产质量和工艺缺陷。(PartialDischarge，PD)，局部放电的进一步发展加剧了绝缘老化，严重时可能导致电气设备故障，影响电力系统的安全稳定运行。研究表明，开关柜事故的主要原因之一是绝缘问题导致的运行故障。

本文首先介绍了开关柜的主要绝缘问题和不同的局部放电类型，其次讨论了不同的局部放电检测技术，展望了新形势下电力开关柜的绝缘状态检测和故障诊断的发展方向。

一开关柜绝缘状态评估

根据不wan全统计，开关柜故障中有37个．2%是由于开关柜绝缘问题所致，可见开关柜绝缘故障是开关柜故障的主要原因。在开关柜的运行过程中，工作人员误操作、开关动作和雷击都会引起过大的电压。绝缘设备在制造工艺、安装工艺、运行维护等方面的机械损坏是造成绝缘故障的重要原因。在开关柜导流系统中，当导电电路接触部位氧化、接触松动、过载时，会导致接触不良、接触电阻增大、载流故障、接触温度过高、环境温度升高，从而导致绝缘热老化。灰尘污染、空气湿度高等环境因素也会导致绝缘介质化学老化，导致开关柜出现故障。所以电应力、机械应力、热老化和化学老化的共同作用是导致绝缘材料劣化，发展成为绝缘故障的根本原因。开关柜绝缘状态评估是及时维修、更换、防止绝缘故障的重要技术手段。开关柜绝缘状态评估主要以局部放电、运行环境(包括温度、气压、湿度等)为检测对象。).局部放电是绝缘问题的根本原因。因此，本文重点阐述了开关柜的局部放电检测方法。

绝缘故障潜伏期会产生放电现象，开关柜的局部放电主要有以下四种:绝缘介质内部缺陷引起的内部放电，如气隙、杂质等。，由制造工艺引入绝缘介质引起的；jian端电晕放电是由暴露在空气中的金属表面毛刺引起的；绝缘介质表面污染物引起的沿表面放电；由于结构设计缺陷、运输和运行过程中结构缺陷引起的悬浮电位放电。不同类型的放电示意图如图1所示。分析不同类型的局部放电相位(PRPD)图2显示了图2。不同放电类型的PRPD谱图特性明显不同，可以作为模式识别的重要依据，取决于放电相位和幅度的差异。

图1.jpg

二局部放电检测技术

局部放电检测法以局部放电引起的各种物理现象为依据，通过测量各种现象引起的物理量来表示局部放电的强度。超高频是检测开关柜绝缘状态的主要方法(UHF)检测方法，临时电压(TEV)检测法，超声波(AE)检测方法，红外线检测方法，化学检测方法。其中超高频(UHF)检测方法，临时电压(TEV)检测法，超声波(AE)检测方法主要用于开关柜内的局部放电检测。

三现存问题和未来发展前景

1在线监控技术在开关柜中的推广

电力开关柜的智能在线监控系统大多由三部分组成:采集端、通信网络和监控中心。它是一个监控系统，旨在确保电网设备的安全运行、远程控制、数据的实时采集和数据的分析。一方面，在线监控是改善设备维护不及时的重要手段，为开关柜的运行故障提前预警和果断动作提供有力支撑，也是电网设备安全可靠运行的前提；另一方面，收集传感器收集的数据，充分利用大数据对开关柜的运行状态进行实时评估，提高故障分析能力，积极警告用户，协助诊断和跟踪故障。

如图7所示，典型的在线监控设备主要由三部分组成:监控主机、传输中继器和后台服务器。该新型电力开关柜在线监控设备通过合理布置在开关柜金属箱外的传感器获得开关柜的实时局部放电信号，在检测主机内处理信号后，依靠传输中继技术将信号传输到后台服务器。传输技术分为有线(如电缆、光纤等。)和无线(ZigBee、蓝牙、WiFi等。).离线后台上位机界面如图8所示，应用于连接外部网络不方便的地方。互联网下的后台服务器主页界面如图9所示。

图7.jpg

图9显示，数据自动处理和分析可以在服务器采集系统中实现，包括在线监控实时数据绘制局部放电图谱、所有设备在线监控横向数据趋势对比、单台设备在线监控趋势分析和历史数据查询功能。由于局部放电信号的检测受到多种因素的影响，存在不确定性，系统通过多个传感器传输数据进行比较，并将测试数据绘制成不同的图谱进行分析，从而生成超过警示值的异常点的警示信息。所有历史数据都可以在后台服务器中查询，以提供大量的故障诊断和慢速度评估。

图89.jpg

2物联网在开关柜状态检测中的应用前景

随着国家电网公司泛在电力物联网的提出，物联网在智能电网中的应用成为热门话题。随着我国经济和科技实力的不断增强，各种新型传感器层出不穷，通信技术难点不断克服，大数据和云计算蓬勃发展，物联网环境下的在线监控系统在技术上得到了构建。

物联网在线监控系统中的应用如图10所示。提高电力开关柜检测系统中传感器的感知能力和各种传感器的联合检测是改善局部放电检测系统漏判误判的前提。电力开关柜智能在线监控系统利用传感器获取实时数据，通过手机、平板电脑、办公电脑等设备和无线通信技术，实现运行维护人员与在线监控设备的互联，从而达到检测电力开关柜运行状态的目的，对提高电力开关柜的监控效率和设备的安全运行具有现实意义。实现物与物、物与人之间的互联网。

图10.jpg