关于开关柜内部绝缘缺陷的检测与研究

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　　摘  要：开关柜柜内有大量的元件，其对电路起到保护的作用，防止出现闪络等情况。然而一些开关柜因为技术上的不足，在功能和属性上并不符合使用的要求。绝缘缺陷是比较常见的一种，主要是由于技术原因导致，而且对电网造成极大的威胁。因此，对开关柜内部绝缘缺陷的检测十分有必要，必须通过此种方式发现并改良存在的绝缘缺陷问题。
　　关键词：开关柜;内部绝缘缺陷;检测方法
　　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
　　電力系统在生活中发挥的作用是不可替代的，如果因为一些原因而瘫痪，产生的影响是巨大的，对人民的生活造成极大的影响。为了减少或者避免此种隐患，大量开关柜被投入使用，这很大程度上起到了作用。然而，一些设备是有缺陷的，除了作用有限，还会对电网产生负面影响，很多事故都是因此而产生。这就需要加强检测工作，并不断改良开关柜，杜绝问题再次发生。
　　1 开关柜内部绝缘存在的缺陷
　　1.1 空气绝缘间隙小
　　空气绝缘间隙是一个固定属性，常见于各种设备中。我国对此有标准，但每过一段时间就会修改，所以几乎没有效力，这引发了一系列的问题。例如标准会有多个版本，但是并没有任何一个是被广泛认同并且具有效力的。一些标准甚至都不能作为参考，因为其内容是完全偏离事实的。此种情况已经存在很久，想去改变就一定要有足够的力度，还需要整个行业都付出努力。如果不将该问题解决，影响仍然会是深远的，还会波及到很多行业。其中受影响较大的就是制造业，尤其是生产设备的，这是比较受到关注的问题，因为它的危害很大。制造如果脱离标准来进行，成品的规格就很难保证，其质量也缺少一定之规去衡量。这不仅使买家会承担风险，损失很多时候是双方都要承受的，对社会的危害也是不容忽视的。因此，制定标准势在必行，要让其可以起到实际作用。现在政府在为此而努力，使标准逐渐被明确，如此可以提高电力系统的可靠性。
　　现在几部门之间对此已经有了共识，但是落实仍然需要走很长一段路。通过调查发现，依然有很多设备不是参照标准生产的。就目前来看，这些设备是完全不达标的，不能投入使用的。同时，当设备在较差的环境下运行，很难实现其长期的绝缘性，导致故障频繁出现，这是我们不能接受的。如果这种情况无法被整改，就容易发生事故。因此，我们现在需要对开关柜进行改造，或是更换成按照当前标准生产的设备。
　　1.2 配套零部件绝缘性差
　　因为没有统一的标准，所以一些配套零部件是存在缺陷的，并且主要体现在绝缘性上。这是很严重的问题，因为一旦受损，导致设备无法继续正常工作，进而造成一定区域内的电网瘫痪。造成这种缺陷的因素是多方面的，但主要还是要在设计时更加慎重。支柱绝缘子、电流互感器等都是其中重要的元件，是开关柜功能的保障。因此必须要保证零部件的质量，这样才可以考虑其他问题，否则就不能起到任何作用。参数不正确、设计不合理都是常见的问题，这是一种常态，需要大力去整治，这也可以作为一项重点来实施。因为如果绝缘性较差，开关柜的污闪电压低，达不到额定的标准。
　　有机绝缘材料的研发不断取得进展，使开关柜可以使用这种材料来制造隔板与活门，这样可以有很好的效果。绝缘材料的性能优劣，直接关系到设备能否在一个环境中稳定的运行，也决定了其能否达到绝缘标准。因此，使用优良的材料也可以保证零件的绝缘性，这也是提高其绝缘性的主要方法。现在很多生产厂家都开始使用这种材料来进行制造，这也是行业提出的要求。但是有一些已经被生产出的开关柜依然进入了市场并被投入使用，这需要引起重视。同时，有的生产厂家为了降低成本而使用劣质材料的现象，如此会使设备无法在恶劣条件下工作，不能起到阻燃、耐弧的作用，会造成污闪或绝缘击穿等事故。因此，要杜绝不到标的材料流入市场，同时也要避免使用不达标的设备。
　　1.3 开关柜运行环境差
　　开关柜的运行环境也会影响到其性能的发挥，所以通常都会在其外部附加保护材料。因为电厂的开关柜，尤其是一些在锅炉房的底面平台上使用的开关柜，其环境是相当差的，弥漫着粉尘、烟气等，对设备产生负面作用。在这种环境下运行，会使开关柜的表面被腐蚀，因为其表面材料都是绝缘的，如果被腐蚀，就是使其绝缘性能大幅降低甚至消失，使其表面出现导电现象，造成绝缘事故的发生。不仅如此，一些不负责任的单位，没有按照要求对设备进行维修、养护管理，各项工作也不符合规程以及相关的要求，无法尽早排除设备隐患。设备在有问题的情况下运行，会使设备的绝缘性能变差，运行效果也大幅下降，导致安全事故的发生。有部分单位不重视消除隐患，即使发现设备存在缺陷也不进行修理或更换，这也是导致绝缘事故的隐患。 　　2 开关柜内部绝缘缺陷检测方法
　　2.1 脉冲电流法
　　电荷的转移是局部放电的主要现象。一旦出现局部放电，电压也会随着电荷转移而波动。因为此现象是瞬时发生的，持续时间非常短，会放出过量的电磁辐射。在对其进行多次观察后，我们还可以发现这种现象是比较明显的，还不容易受到干扰而呈现出不同的情况。因此，可以基本判定这种现象适合用于发现缺陷，并设计出相应的方法。脉冲电流法所需要的仪器比较普通，整个流程也十分简便，不需要较长的时间就可以完成检测。该方法是利用回路中电荷转移形成的电流信号，一旦存在缺陷的位置出现了放电的现象，就会因为耦合电容的存在，脉冲电流会直接与检测阻抗耦合，这样局部放电检测仪就可以获得当前的放电量，也就使PC值。该方法利用了放电的原理，结果是相对具有价值的，加之比较容易实施，所以被广泛应用。另外，还可以根据脉冲电流波形以及其它的结果来分析出放电的程度，从而可以推断出缺陷的大小。又因为其对于信号的变化特别灵敏，所以可以精准定位。但是在实际操作中，经常会发现，如果外部环境复杂，结果就会出现一定偏差。这很大程度上是因为被电信号干扰，导致灵敏度降低，这一点要求使用时注意，必要的情况下进行多次检测，取最可靠的结果。同时要尽量避免在干扰严重的环境下使用这种方法进行检测。
　　2.2 局部放电分析技术
　　这是一种光学分析法，是通过观察局部放电所产生的辉光来达到检测目的。
　　通过肉眼是不能清晰地观察到现象的，所以有很多个中间环节要进行，不能缺少任何一个。其中比较重要的一点就是用仪器来增强现象，这样容易被捕捉并观察。同时，增强的辉光可以被构造成分辨率更高的图像，可以帮助降低误差，使结果尽可能准确。一般来讲，仪器可以将误差降低到0.1nC以下。该方法的优势也有很多，比较有代表性的就是，它的结果并不是抽象的，是可以直接看到的。也就是说，我们可以客观的去分析出结果，从而确定它是正确的。同时，该方法的灵敏度很高，且光基本不会出现变化，所以不需要考虑干扰问题，可以适应多种条件下的检测。但是一些缺点也是需要注意的，比如设备的透光性要好，必须可以看到里面的现象。在一些特殊的干扰下，辉光的形态会出现很大的变化，可以通过多次试验来确定是否被影响，也可以做好屏蔽。
　　2.3 超声波检测
　　这种检测方法的原理比较简单，局部放电会产生频谱很宽的超声波。我们利用这一特性，可以通过仪器来捕捉并检测超声波来获知出现放电的位置。该方法的过程需要用到多种仪器，还必须控制误差，难度是相对较高的。在检测时，干扰产生的影响是很大的，经常会使结果完全偏离真实值，这是要特别注意的一点。故而这种检测大多是用在一些实验中，实际工作中几乎没有被用到。其大概的过程是受限将声波信号转化为电信号，通过仪器进行分析处理，再记录并将结果显示。通过这种方式，就将一个抽象的信号转化为了一个图像，容易观察与分析。分析图像可以看出声波特征，进而获知缺陷的程度以及位置。
　　3 开关柜内部绝缘缺陷改进措施
　　绝缘缺陷是必须要着手去处理的，否则就可能出现电网瘫痪，所以不能放任其繼续存在，应当多找出一些办法。文章前半部分总结了一些缺陷，针对存在的缺陷，提出相应的解决措施。也就是说，如果可以将缺陷作为导向，就能找到最适合解决现在缺陷的办法，但也应明确可实施性的关键。所有的措施都必须是符合实情的，并且从多方面入手，改善绝缘问题。做这些工作的前提是参照业内的有关规定以及各种原则，不可以有违规的操作。下面就是总结出的一系列改进措施：
　　（1）加大开关柜相间及对地的最小空气绝缘间隙，标准为10kV开关柜，系统尺寸大于125mm。（2）做好整个设备的封闭，防止内部元件被腐蚀或者污染。两柜之间应完全隔离，避免相互干扰，让其可以更好地实现功能。要做好除尘，防潮等防护工作。（3）使用的材料应当是性能好的有机绝缘材料，符合质量标准的元件，如此可以提高整体的绝缘水平，可以最大限度降低电干扰。（4）对设备的养护、管理时刻不能松懈，应定期对设备进行维护、检修。维护的内容除了必要的维修，还应对一些老旧、损坏的设备进行更换。
　　4 结束语
　　电力系统的运行保证了电力的供给，这对于我们的生活是很重要的。但是这个系统并不是完全可靠的，事故的发生很难被预测与避免。在设备运行过程中最应及时发现缺陷，排除缺陷。如果缺陷不解决，引发的问题是很严重的。闪络现象基本都与此有关，所以应当尽早发现尽早处理，降低事故出现概率。总得来讲，绝缘性是重中之重，一方面要加强检测，另一方面要结合现有技术进行改进。
　　参考文献：
　　[1]任同旺，张培仁.高压开关柜绝缘缺陷分析及改进措施[J].山东电力技术，2015，09：181-183.
　　[2]张勇，吴鹤民，盛亚伟，等.联合局部放电检测技术在开关柜上应用[J].江西电力，2018，06：40-43.
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