關(guān)于開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷的檢測與研究

李智勇 周華

摘? 要：開關(guān)柜柜內(nèi)有大量的元件，其對電路起到保護(hù)的作用，防止出現(xiàn)閃絡(luò)等情況。然而一些開關(guān)柜因?yàn)榧夹g(shù)上的不足，在功能和屬性上并不符合使用的要求。絕緣缺陷是比較常見的一種，主要是由于技術(shù)原因?qū)е?，而且對電網(wǎng)造成極大的威脅。因此，對開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷的檢測十分有必要，必須通過此種方式發(fā)現(xiàn)并改良存在的絕緣缺陷問題。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜;內(nèi)部絕緣缺陷;檢測方法

Abstract： There are a large number of components in the switch cabinet， which protect the circuit and prevent flashover and so on. However， because of the lack of technology， some switchgear do not meet the requirements of use in terms of functions and properties. Insulation defect is a common one， which is mainly caused by technical reasons and poses a great threat to the power grid. Therefore， it is very necessary to detect the internal insulation defects of switchgear， and the existing insulation defects must be found and improved in this way.

前言

電力系統(tǒng)在生活中發(fā)揮的作用是不可替代的，如果因?yàn)橐恍┰蚨c瘓，產(chǎn)生的影響是巨大的，對人民的生活造成極大的影響。為了減少或者避免此種隱患，大量開關(guān)柜被投入使用，這很大程度上起到了作用。然而，一些設(shè)備是有缺陷的，除了作用有限，還會對電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，很多事故都是因此而產(chǎn)生。這就需要加強(qiáng)檢測工作，并不斷改良開關(guān)柜，杜絕問題再次發(fā)生。

1 開關(guān)柜內(nèi)部絕緣存在的缺陷

1.1 空氣絕緣間隙小

空氣絕緣間隙是一個固定屬性，常見于各種設(shè)備中。我國對此有標(biāo)準(zhǔn)，但每過一段時間就會修改，所以幾乎沒有效力，這引發(fā)了一系列的問題。例如標(biāo)準(zhǔn)會有多個版本，但是并沒有任何一個是被廣泛認(rèn)同并且具有效力的。一些標(biāo)準(zhǔn)甚至都不能作為參考，因?yàn)槠鋬?nèi)容是完全偏離事實(shí)的。此種情況已經(jīng)存在很久，想去改變就一定要有足夠的力度，還需要整個行業(yè)都付出努力。如果不將該問題解決，影響仍然會是深遠(yuǎn)的，還會波及到很多行業(yè)。其中受影響較大的就是制造業(yè)，尤其是生產(chǎn)設(shè)備的，這是比較受到關(guān)注的問題，因?yàn)樗奈：艽?。制造如果脫離標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，成品的規(guī)格就很難保證，其質(zhì)量也缺少一定之規(guī)去衡量。這不僅使買家會承擔(dān)風(fēng)險，損失很多時候是雙方都要承受的，對社會的危害也是不容忽視的。因此，制定標(biāo)準(zhǔn)勢在必行，要讓其可以起到實(shí)際作用?，F(xiàn)在政府在為此而努力，使標(biāo)準(zhǔn)逐漸被明確，如此可以提高電力系統(tǒng)的可靠性。

現(xiàn)在幾部門之間對此已經(jīng)有了共識，但是落實(shí)仍然需要走很長一段路。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，依然有很多設(shè)備不是參照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。就目前來看，這些設(shè)備是完全不達(dá)標(biāo)的，不能投入使用的。同時，當(dāng)設(shè)備在較差的環(huán)境下運(yùn)行，很難實(shí)現(xiàn)其長期的絕緣性，導(dǎo)致故障頻繁出現(xiàn)，這是我們不能接受的。如果這種情況無法被整改，就容易發(fā)生事故。因此，我們現(xiàn)在需要對開關(guān)柜進(jìn)行改造，或是更換成按照當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備。

1.2 配套零部件絕緣性差

因?yàn)闆]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以一些配套零部件是存在缺陷的，并且主要體現(xiàn)在絕緣性上。這是很嚴(yán)重的問題，因?yàn)橐坏┦軗p，導(dǎo)致設(shè)備無法繼續(xù)正常工作，進(jìn)而造成一定區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)癱瘓。造成這種缺陷的因素是多方面的，但主要還是要在設(shè)計(jì)時更加慎重。支柱絕緣子、電流互感器等都是其中重要的元件，是開關(guān)柜功能的保障。因此必須要保證零部件的質(zhì)量，這樣才可以考慮其他問題，否則就不能起到任何作用。參數(shù)不正確、設(shè)計(jì)不合理都是常見的問題，這是一種常態(tài)，需要大力去整治，這也可以作為一項(xiàng)重點(diǎn)來實(shí)施。因?yàn)槿绻^緣性較差，開關(guān)柜的污閃電壓低，達(dá)不到額定的標(biāo)準(zhǔn)。

有機(jī)絕緣材料的研發(fā)不斷取得進(jìn)展，使開關(guān)柜可以使用這種材料來制造隔板與活門，這樣可以有很好的效果。絕緣材料的性能優(yōu)劣，直接關(guān)系到設(shè)備能否在一個環(huán)境中穩(wěn)定的運(yùn)行，也決定了其能否達(dá)到絕緣標(biāo)準(zhǔn)。因此，使用優(yōu)良的材料也可以保證零件的絕緣性，這也是提高其絕緣性的主要方法?，F(xiàn)在很多生產(chǎn)廠家都開始使用這種材料來進(jìn)行制造，這也是行業(yè)提出的要求。但是有一些已經(jīng)被生產(chǎn)出的開關(guān)柜依然進(jìn)入了市場并被投入使用，這需要引起重視。同時，有的生產(chǎn)廠家為了降低成本而使用劣質(zhì)材料的現(xiàn)象，如此會使設(shè)備無法在惡劣條件下工作，不能起到阻燃、耐弧的作用，會造成污閃或絕緣擊穿等事故。因此，要杜絕不到標(biāo)的材料流入市場，同時也要避免使用不達(dá)標(biāo)的設(shè)備。

1.3 開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境差

開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境也會影響到其性能的發(fā)揮，所以通常都會在其外部附加保護(hù)材料。因?yàn)殡姀S的開關(guān)柜，尤其是一些在鍋爐房的底面平臺上使用的開關(guān)柜，其環(huán)境是相當(dāng)差的，彌漫著粉塵、煙氣等，對設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面作用。在這種環(huán)境下運(yùn)行，會使開關(guān)柜的表面被腐蝕，因?yàn)槠浔砻娌牧隙际墙^緣的，如果被腐蝕，就是使其絕緣性能大幅降低甚至消失，使其表面出現(xiàn)導(dǎo)電現(xiàn)象，造成絕緣事故的發(fā)生。不僅如此，一些不負(fù)責(zé)任的單位，沒有按照要求對設(shè)備進(jìn)行維修、養(yǎng)護(hù)管理，各項(xiàng)工作也不符合規(guī)程以及相關(guān)的要求，無法盡早排除設(shè)備隱患。設(shè)備在有問題的情況下運(yùn)行，會使設(shè)備的絕緣性能變差，運(yùn)行效果也大幅下降，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。有部分單位不重視消除隱患，即使發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在缺陷也不進(jìn)行修理或更換，這也是導(dǎo)致絕緣事故的隱患。

2 開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷檢測方法

2.1 脈沖電流法

電荷的轉(zhuǎn)移是局部放電的主要現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)局部放電，電壓也會隨著電荷轉(zhuǎn)移而波動。因?yàn)榇爽F(xiàn)象是瞬時發(fā)生的，持續(xù)時間非常短，會放出過量的電磁輻射。在對其進(jìn)行多次觀察后，我們還可以發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象是比較明顯的，還不容易受到干擾而呈現(xiàn)出不同的情況。因此，可以基本判定這種現(xiàn)象適合用于發(fā)現(xiàn)缺陷，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的方法。脈沖電流法所需要的儀器比較普通，整個流程也十分簡便，不需要較長的時間就可以完成檢測。該方法是利用回路中電荷轉(zhuǎn)移形成的電流信號，一旦存在缺陷的位置出現(xiàn)了放電的現(xiàn)象，就會因?yàn)轳詈想娙莸拇嬖?，脈沖電流會直接與檢測阻抗耦合，這樣局部放電檢測儀就可以獲得當(dāng)前的放電量，也就使PC值。該方法利用了放電的原理，結(jié)果是相對具有價值的，加之比較容易實(shí)施，所以被廣泛應(yīng)用。另外，還可以根據(jù)脈沖電流波形以及其它的結(jié)果來分析出放電的程度，從而可以推斷出缺陷的大小。又因?yàn)槠鋵τ谛盘柕淖兓貏e靈敏，所以可以精準(zhǔn)定位。但是在實(shí)際操作中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，如果外部環(huán)境復(fù)雜，結(jié)果就會出現(xiàn)一定偏差。這很大程度上是因?yàn)楸浑娦盘柛蓴_，導(dǎo)致靈敏度降低，這一點(diǎn)要求使用時注意，必要的情況下進(jìn)行多次檢測，取最可靠的結(jié)果。同時要盡量避免在干擾嚴(yán)重的環(huán)境下使用這種方法進(jìn)行檢測。

2.2 局部放電分析技術(shù)

這是一種光學(xué)分析法，是通過觀察局部放電所產(chǎn)生的輝光來達(dá)到檢測目的。

通過肉眼是不能清晰地觀察到現(xiàn)象的，所以有很多個中間環(huán)節(jié)要進(jìn)行，不能缺少任何一個。其中比較重要的一點(diǎn)就是用儀器來增強(qiáng)現(xiàn)象，這樣容易被捕捉并觀察。同時，增強(qiáng)的輝光可以被構(gòu)造成分辨率更高的圖像，可以幫助降低誤差，使結(jié)果盡可能準(zhǔn)確。一般來講，儀器可以將誤差降低到0.1nC以下。該方法的優(yōu)勢也有很多，比較有代表性的就是，它的結(jié)果并不是抽象的，是可以直接看到的。也就是說，我們可以客觀的去分析出結(jié)果，從而確定它是正確的。同時，該方法的靈敏度很高，且光基本不會出現(xiàn)變化，所以不需要考慮干擾問題，可以適應(yīng)多種條件下的檢測。但是一些缺點(diǎn)也是需要注意的，比如設(shè)備的透光性要好，必須可以看到里面的現(xiàn)象。在一些特殊的干擾下，輝光的形態(tài)會出現(xiàn)很大的變化，可以通過多次試驗(yàn)來確定是否被影響，也可以做好屏蔽。

2.3 超聲波檢測

這種檢測方法的原理比較簡單，局部放電會產(chǎn)生頻譜很寬的超聲波。我們利用這一特性，可以通過儀器來捕捉并檢測超聲波來獲知出現(xiàn)放電的位置。該方法的過程需要用到多種儀器，還必須控制誤差，難度是相對較高的。在檢測時，干擾產(chǎn)生的影響是很大的，經(jīng)常會使結(jié)果完全偏離真實(shí)值，這是要特別注意的一點(diǎn)。故而這種檢測大多是用在一些實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際工作中幾乎沒有被用到。其大概的過程是受限將聲波信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過儀器進(jìn)行分析處理，再記錄并將結(jié)果顯示。通過這種方式，就將一個抽象的信號轉(zhuǎn)化為了一個圖像，容易觀察與分析。分析圖像可以看出聲波特征，進(jìn)而獲知缺陷的程度以及位置。

3 開關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷改進(jìn)措施

絕緣缺陷是必須要著手去處理的，否則就可能出現(xiàn)電網(wǎng)癱瘓，所以不能放任其繼續(xù)存在，應(yīng)當(dāng)多找出一些辦法。文章前半部分總結(jié)了一些缺陷，針對存在的缺陷，提出相應(yīng)的解決措施。也就是說，如果可以將缺陷作為導(dǎo)向，就能找到最適合解決現(xiàn)在缺陷的辦法，但也應(yīng)明確可實(shí)施性的關(guān)鍵。所有的措施都必須是符合實(shí)情的，并且從多方面入手，改善絕緣問題。做這些工作的前提是參照業(yè)內(nèi)的有關(guān)規(guī)定以及各種原則，不可以有違規(guī)的操作。下面就是總結(jié)出的一系列改進(jìn)措施：

（1）加大開關(guān)柜相間及對地的最小空氣絕緣間隙，標(biāo)準(zhǔn)為10kV開關(guān)柜，系統(tǒng)尺寸大于125mm。（2）做好整個設(shè)備的封閉，防止內(nèi)部元件被腐蝕或者污染。兩柜之間應(yīng)完全隔離，避免相互干擾，讓其可以更好地實(shí)現(xiàn)功能。要做好除塵，防潮等防護(hù)工作。（3）使用的材料應(yīng)當(dāng)是性能好的有機(jī)絕緣材料，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的元件，如此可以提高整體的絕緣水平，可以最大限度降低電干擾。（4）對設(shè)備的養(yǎng)護(hù)、管理時刻不能松懈，應(yīng)定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、檢修。維護(hù)的內(nèi)容除了必要的維修，還應(yīng)對一些老舊、損壞的設(shè)備進(jìn)行更換。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的運(yùn)行保證了電力的供給，這對于我們的生活是很重要的。但是這個系統(tǒng)并不是完全可靠的，事故的發(fā)生很難被預(yù)測與避免。在設(shè)備運(yùn)行過程中最應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)缺陷，排除缺陷。如果缺陷不解決，引發(fā)的問題是很嚴(yán)重的。閃絡(luò)現(xiàn)象基本都與此有關(guān)，所以應(yīng)當(dāng)盡早發(fā)現(xiàn)盡早處理，降低事故出現(xiàn)概率?？偟脕碇v，絕緣性是重中之重，一方面要加強(qiáng)檢測，另一方面要結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

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