高壓開關(guān)柜不停電檢測典型新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀探討

郭斯斯

摘要：在配電網(wǎng)中，高壓開關(guān)柜就是用來進(jìn)行電氣配備的電氣設(shè)備，由于其工作時(shí)間較長，所以承擔(dān)的高負(fù)荷電流也就較多，由于高負(fù)荷電流的影響，并且高壓開關(guān)柜的各組件接頭發(fā)生松動(dòng)等現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致高壓開關(guān)柜中的電阻變大，如果電阻變大了，就會(huì)導(dǎo)致高壓開關(guān)柜內(nèi)部熱量升高，容易使其內(nèi)部出現(xiàn)一定的損壞。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;不停電檢測新技術(shù);狀態(tài)檢修

引言

高壓開關(guān)柜是配電網(wǎng)中的重要設(shè)備，數(shù)量龐大，其在現(xiàn)場運(yùn)行過程中故障頻發(fā)，直接影響設(shè)備乃至影響整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全穩(wěn)定性。電網(wǎng)設(shè)備檢修現(xiàn)如今實(shí)行的是狀態(tài)檢修模式，然而通過狀態(tài)檢修模式依然要求在設(shè)備停電的情況下來收集設(shè)備的狀態(tài)量，現(xiàn)如今此種做法與對(duì)供電部門的要求不相適應(yīng)。由此，通過不停電的方式來收集設(shè)備狀態(tài)量的研究已刻不容緩。

1高壓開關(guān)柜現(xiàn)狀

近年，通過分析變電站內(nèi)高壓開關(guān)柜運(yùn)行中發(fā)生的各類故障，總結(jié)出影響其可靠性的主要問題。（1）GG 系列、XGN 系列開關(guān)柜存量大、問題多，平均運(yùn)行 15 年左右，故障率較高。（2）小型化開關(guān)柜空間緊縮，分支排間、分支排對(duì)地間絕緣凈距嚴(yán)重不足，受潮濕、灰塵等影響，多發(fā)生絕緣降低、局放超標(biāo)等缺陷。（3）高壓室由于存在通風(fēng)除潮設(shè)備配置不足或使用效果不佳，電纜孔洞封堵不完善等問題，因此多發(fā)生絕緣設(shè)備受潮、小動(dòng)物進(jìn)入等嚴(yán)重事故。（4）部分單位存在不符合《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》情況，如開關(guān)柜內(nèi)接線隱患，“五防 ”、泄壓通道不滿足要求等。（5）開關(guān)柜技術(shù)門檻低，生產(chǎn)廠家多，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。

2高壓開關(guān)柜不停電檢測典型新技術(shù)應(yīng)用

2.1斷路器分合閘線圈電流測試技術(shù)

目前在對(duì)斷路器的例行試驗(yàn)中，通過低電壓分合閘試驗(yàn)來檢測斷路器的狀態(tài)，而該測試規(guī)定的分合閘范圍較為寬泛，僅通過動(dòng)作電壓的高低來分析判斷斷路器的工作狀態(tài)，不能有效地反映出斷路器內(nèi)部潛在的缺陷，同時(shí)無法對(duì)故障進(jìn)行定位。在高壓斷路器的合、分操作過程中，線圈電流的任何變化都直接反映了鐵心運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，并且有大量信息存在于直流電磁線圈的電流波形中。存在于線圈中的電流屬直流電流，其中的電流不是一成不變的，讓它會(huì)隨著每一次的分過程或者合過程而變化。有很多十分重要的信息內(nèi)容存在于電磁鐵線圈之中，該電磁鐵以及所控制的閥門和脫扣器在實(shí)踐過程中的運(yùn)作情況可以由此波形直接反映得出，這對(duì)于監(jiān)測分合閘線圈電流影響甚大。斷路器操作部分的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況可以通過對(duì)合或分操作線圈電流的監(jiān)測來判斷。鐵心的運(yùn)動(dòng)行程可以通過線圈電流的波形來掌控，通過觀察電流波形以及電流信號(hào)的一些特征，以此得出鐵心運(yùn)動(dòng)的過程之中是否存在停頓、拒分、脫扣、拒合等問題。分合閘線圈電流包含了關(guān)于斷路器整個(gè)操作回路的極大信息，分合閘線圈動(dòng)作電流暫態(tài)波形，通常是由兩個(gè)波峰和一個(gè)波谷構(gòu)成，根據(jù)波峰波谷出現(xiàn)的時(shí)間位置，將波形劃分為五個(gè)階段，代表分合閘過程不同的運(yùn)動(dòng)過程，通過與歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)可能存在的潛在缺陷、并對(duì)缺陷進(jìn)行定位，能夠直觀、精確的反映出斷路器各部件的運(yùn)行狀態(tài)良好與否。

對(duì)于同型號(hào)正常分?jǐn)嗟臄嗦菲?，該暫態(tài)波形重復(fù)性很好，并且非常有規(guī)律通常是由兩個(gè)波峰和一個(gè)波谷構(gòu)成，根據(jù)波峰波谷出現(xiàn)的時(shí)間位置，將波形劃分為四個(gè)階段，各個(gè)階段具體如下：（1）階段 I，t=t 0 ～t 1，線圈在 t 0 時(shí)刻通電，即分合閘命令下達(dá)時(shí)刻，t 1 為鐵芯開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，即線圈電流逐漸上升，磁通上升至足以驅(qū)動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵芯即將運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。（2）階段 II，t=t 1 ～t 2，鐵芯開始運(yùn)動(dòng)，需要維持鐵芯運(yùn)動(dòng)的電磁力減小，電流逐漸下降，到達(dá) t 2 時(shí)刻，鐵芯已觸碰到操作機(jī)械負(fù)載、速度顯著下降或停止。（3）階段 III，t=t 2 ～t 3，當(dāng)鐵芯撞上分合閘鎖扣裝置鎖閂或閥門、鐵芯停止運(yùn)動(dòng)或有短暫的彈跳、電流開始增大，使得分合閘彈簧開始動(dòng)作;一段時(shí)間后電流保持緩慢增長或穩(wěn)定的態(tài)勢，開端過程繼續(xù)進(jìn)行。（4）階段 IV，t=t 3 ～t 4，電流開斷階段，開關(guān)輔助觸點(diǎn)斷開，使電流迅速減小，直到熄滅。各個(gè)階段體現(xiàn)了整個(gè)分合閘過程不同的運(yùn)動(dòng)過程，各階段波形的變化能夠很好地分析反映出斷路器各部件的運(yùn)行狀態(tài)良好與否。因此，采用斷路器分合閘線圈電流測試技術(shù)對(duì)斷路器開關(guān)的操作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，即可根據(jù)線圈電流甄別開關(guān)柜中斷路器的工作狀態(tài)。

2.2高壓開關(guān)柜在線測溫技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.2.1 紅外測溫法

紅外測溫法是非直接接觸測量方法中的典型方法。現(xiàn)在的紅外測溫儀使用起來都很方便，大部分還具備一些擴(kuò)展功能，比如可以進(jìn)行拍照以及自動(dòng)尋找最高溫度點(diǎn)，在現(xiàn)代電力行業(yè)中得到非常廣泛的應(yīng)用。但對(duì)于開關(guān)柜來說，受到開關(guān)柜內(nèi)部元件及絕緣體的影響，紅外線可能被阻擋，使測溫工作難度，測量結(jié)果的精準(zhǔn)性不能得到保證，校正進(jìn)行中也會(huì)出現(xiàn)一些麻煩，所以其通用性就較低，只適用于早期的 10kV開關(guān)柜的測溫工作。

2.2.2 無線測溫法

無線測溫法是新型的的一種測溫方法。對(duì)于這種測溫方法來說，分散式測溫設(shè)備直接作用在每個(gè)測溫點(diǎn)上，但在溫度信息接收設(shè)備設(shè)立過程中，設(shè)立位置與開關(guān)柜要保留一定距離，可以使用無線技術(shù)的進(jìn)行溝通，進(jìn)而完成高壓的分離與絕緣工作。但是，無限測溫技術(shù)也存在一些不足。其中主要問題就是測溫設(shè)備穩(wěn)定性的問題，因?yàn)檫@種裝置使用的大多是電流感應(yīng)式電源，這種電源能量大小會(huì)因?yàn)殡娏奢d的改變發(fā)生變化，如果電力荷載變化情況過大，其能量的改變幅度也會(huì)特別大，這樣可能會(huì)引起測溫裝工作時(shí)可能出現(xiàn)斷電的情況。

2.2.3光纖測溫法

光纖測溫技術(shù)是近年研究開發(fā)的測溫技術(shù)。其最大優(yōu)點(diǎn)是能夠使開關(guān)柜內(nèi)存在的電氣元件在測溫過程中，能夠與檢測設(shè)備緊密接觸。隨著光纖的使用，極大便利了測溫工作，其對(duì)附近的電磁環(huán)境具有一定的抵抗力，也避免對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部機(jī)械元件的特性產(chǎn)生損壞，具有在輻射強(qiáng)、電壓高、侵蝕性打以及具有電磁影響等惡劣環(huán)境下能夠連續(xù)不間斷的進(jìn)行測溫工作，這是其他測溫技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的，所以非常適合 10kV高壓開關(guān)柜中的測溫工作。

2.3耦合電容檢測局放技術(shù)

電容耦合法是由英國南安普敦大學(xué)和我國西安交通大學(xué)共同研制的一種 XLPE 電纜局部放電在線檢測的方法。其原理優(yōu)勢在于在安裝電纜接頭的時(shí)候，將高頻電容耦合傳感器安裝在接頭內(nèi)，來保護(hù)電纜本體的外表層，有利于拉近與被檢測對(duì)象的距離。此種方式有利于更好地運(yùn)用位于電纜本體金屬鋁護(hù)套斷口之外的半導(dǎo)電層和處于接頭內(nèi)部的預(yù)制橡膠應(yīng)力錐尾端，并且在這兩部分的半導(dǎo)電層外部纏繞包裹上金屬箔，并以此當(dāng)作電容的電極之一，而另一個(gè)電極則是電纜本體的導(dǎo)體線芯，該種方式是通過形成的電容來耦合電纜接頭的部分放電信號(hào)，因?yàn)殡娙蓠詈戏▽?duì)電纜本體及附件的絕緣屬性不造成影響，相較常規(guī)的局放檢測方法，其靈敏度更高，更加適合電纜附件的局放檢測。

結(jié)語

隨著新技術(shù)的不斷研究與開發(fā)，智能化自動(dòng)變電站中 高壓開關(guān)柜的安全性也得到了保證，智能化變電站電氣設(shè)備狀態(tài)也被逐漸應(yīng)用到工作中，進(jìn)而，高壓開關(guān)柜的在線檢測技術(shù)也將更好更快的發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司）