高壓開關(guān)柜停電檢修與帶電維修分析

王楠

（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 100069）

高壓開關(guān)柜設(shè)備中包含多個(gè)組成結(jié)構(gòu)，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器等，各個(gè)組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障就會(huì)影響整體設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行造成不良影響。在日常管理期間需要采取有效的維護(hù)與監(jiān)測(cè)方式，來(lái)提高設(shè)備故障的預(yù)防有效性，降低故障發(fā)生概率。引發(fā)高壓開關(guān)柜故障的原因具有多樣化特征，帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用能夠改善傳統(tǒng)停電檢修的弊端，因而帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用逐漸廣泛，對(duì)停電檢修與帶電維修進(jìn)行分析具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 高壓開關(guān)柜的常見(jiàn)故障分析

1.1 斷路器常見(jiàn)故障

斷路器裝置在高壓開關(guān)柜長(zhǎng)期運(yùn)行使用后，容易出現(xiàn)絕緣老化的情況，而且通風(fēng)的順暢狀態(tài)也容易降低，這些情況出現(xiàn)后就加劇了設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性。高壓開關(guān)柜日常運(yùn)行需要經(jīng)常進(jìn)行開閘和合閘操作，長(zhǎng)期操作之后絕緣圈設(shè)備容易出現(xiàn)斷路的情況，之后電動(dòng)閘就無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行，這時(shí)需要及時(shí)啟動(dòng)手動(dòng)閘。斷路器的電路儲(chǔ)能存在不足的可能性，這會(huì)直接導(dǎo)致高壓開關(guān)柜損傷，無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。斷路器的墊片、齒輪、線圈等都是故障多發(fā)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用難免會(huì)出現(xiàn)異常情況，容易導(dǎo)致設(shè)備損傷、溫度大幅上升，尤其是溫度過(guò)高的情況下其他結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)受到不良的影響，高溫容易使設(shè)備運(yùn)行無(wú)法保持正常狀態(tài)。

1.2 隔離開關(guān)常見(jiàn)故障

隔離開關(guān)與隔離接插部件的作用一致，主要是負(fù)責(zé)對(duì)高壓開關(guān)柜整體運(yùn)行的負(fù)荷狀態(tài)和接觸壓力分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有較強(qiáng)的精密性要求，因而隔離開關(guān)的制造與安裝專業(yè)性要求非常嚴(yán)格。隔離開關(guān)實(shí)際使用期間，負(fù)荷需要保持在合理范圍內(nèi)，一旦超出范圍會(huì)引發(fā)局部迅速升溫，引發(fā)發(fā)熱方面的故障問(wèn)題，而即使隔離開關(guān)負(fù)荷狀態(tài)持續(xù)保持在正常范圍內(nèi)，也存在氧化故障的可能。在實(shí)際隔離開關(guān)使用運(yùn)行期間，需要保證不被外力破壞，清潔處理期間要使用柔軟的工具，避免對(duì)其造成損傷，尤其是觸頭結(jié)構(gòu)不能受到不良影響，這樣就能夠更好地預(yù)防故障。另外，在隔離開關(guān)長(zhǎng)期使用階段，需要對(duì)齒輪咬合、彈簧性能進(jìn)行保障，這對(duì)于預(yù)防設(shè)備損壞和故障有重要意義。

1.3 異常放電故障

高壓開關(guān)柜的放電行為有很多種情況：（1）表面放電故障，這是由于高壓開關(guān)柜裝置的電極表面絕緣材料設(shè)置不充足，空氣與電極表面產(chǎn)生了直接的接觸，導(dǎo)致電場(chǎng)的分布呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)，電極直接擊穿空氣從而形成電暈放電，高壓電極在空氣中暴露出來(lái)，會(huì)增強(qiáng)電場(chǎng)，加劇周圍環(huán)境的安全風(fēng)險(xiǎn)，因而高壓開關(guān)柜的電極設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)都需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)控，包括距離、導(dǎo)電性能、曲率半徑等內(nèi)容。（2）沿面放電，這種故障是發(fā)生在絕緣材料表面，高壓工作狀態(tài)下，電場(chǎng)強(qiáng)度如果超出了規(guī)定范圍值，就會(huì)導(dǎo)致放電行為發(fā)生，放電擊穿空氣，導(dǎo)致兩端的電極直接相互連接。并且絕緣材料表面若是存在過(guò)多雜質(zhì)，或者是空氣溫度濕度異常等，都會(huì)誘發(fā)放電故障。（3）內(nèi)部放電，這種故障一般是在高壓開關(guān)柜工作期間發(fā)生。

總而言之，高壓開關(guān)柜中的設(shè)備材料較多，各個(gè)材料的導(dǎo)電性能也均存在差異，各個(gè)部件之間運(yùn)行也難免會(huì)存在摩擦、磨損的情況，進(jìn)而引發(fā)導(dǎo)電行為，因而在各個(gè)部件組成安裝期間，一定要保證規(guī)范性，對(duì)部件之間的磨合進(jìn)行檢測(cè)，保證部件整體銜接運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1.4 故障特征與誘因

高壓開關(guān)柜裝置在供電系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用非常普遍，對(duì)整體電力系統(tǒng)運(yùn)行有直接的影響。高壓開關(guān)柜故障的預(yù)防，是為了最大程度地保持運(yùn)行穩(wěn)定性，而在長(zhǎng)期運(yùn)行后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)絕緣裝置性能降低的情況，從而導(dǎo)致故障發(fā)生的概率變高。而高壓開關(guān)柜裝置的故障也具有多樣化特征，包括絕緣、電阻變大、高溫等等，故障會(huì)導(dǎo)致高壓開關(guān)柜運(yùn)行難以保持穩(wěn)定。高壓開關(guān)柜的實(shí)踐運(yùn)行環(huán)境本身沒(méi)有達(dá)到良好水平，運(yùn)行的環(huán)境存在粉塵、煙霧等，這些不良因素會(huì)對(duì)裝置運(yùn)行部件產(chǎn)生腐蝕作用，加劇部件設(shè)施的老化、損耗。尤其是高壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣裝置，若是絕緣體異常，故障和安全事故的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)大幅度增加。

2 高壓開關(guān)柜帶電檢修技術(shù)分析

2.1 帶電檢修技術(shù)主要特征

高壓開關(guān)柜在正常工作的狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的輻射，帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ぷ髌陂g產(chǎn)生的各項(xiàng)輻射信號(hào)進(jìn)行識(shí)別獲取，并能夠?qū)Λ@取的輻射信號(hào)進(jìn)行全面分析解碼，形成熱影像，以此對(duì)高壓開關(guān)柜帶電運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握。帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜運(yùn)行潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，形成更完整的檢修數(shù)據(jù)，從而對(duì)維修工作開展提供可靠的參考依據(jù)，讓維修操作更具有針對(duì)性，提高故障預(yù)防和維修水平。帶電檢修技術(shù)在高壓開關(guān)柜中應(yīng)用能夠更全面地對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，通過(guò)深度分析和與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，更好地對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行明確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和潛在風(fēng)險(xiǎn)信息，檢修的準(zhǔn)確率更可靠，每次檢修的數(shù)據(jù)信息都能夠自動(dòng)保存下來(lái)，整體檢修工作開展更加高效和便捷。

2.2 無(wú)線電干擾帶電檢測(cè)技術(shù)

無(wú)線電干擾帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，主要是針對(duì)高壓開關(guān)柜中的電表裝置進(jìn)行干擾處理，采取干擾措施后，電表能夠直接釋放電磁波信號(hào)，然后對(duì)電磁波的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取與分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜整體運(yùn)行狀態(tài)的掌握。無(wú)線電干擾技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，后期引入國(guó)內(nèi)的時(shí)間相對(duì)較短，技術(shù)應(yīng)用的成熟度還不是很高，還需要多借鑒國(guó)外的實(shí)踐案例。

2.3 介質(zhì)損耗帶電檢測(cè)技術(shù)

介質(zhì)損耗帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用主要就是通過(guò)對(duì)高壓開關(guān)柜的絕緣材料性能水平進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)確定絕緣材料的絕緣性能是否在規(guī)定的范圍，來(lái)判斷高壓開關(guān)柜裝置的運(yùn)行是否存在問(wèn)題。在對(duì)絕緣材料進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，如果現(xiàn)實(shí)局部的熱量超出了正常值，就表示絕緣材料出現(xiàn)了損壞，當(dāng)絕緣材料損壞時(shí)，有可能導(dǎo)致局部放電故障出現(xiàn)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，就需要根據(jù)實(shí)際損壞的情況，選擇更換新的絕緣材料或者進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)處理。

2.4 超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)高壓開關(guān)柜出現(xiàn)故障后，整體設(shè)備的絕緣性水平就會(huì)嚴(yán)重降低，通電狀態(tài)下電極就會(huì)擊穿絕緣材料，從而出現(xiàn)放電行為，局部放電后，絕緣介質(zhì)電氣強(qiáng)度水平就會(huì)變?nèi)?，安全危險(xiǎn)就會(huì)加劇，放電過(guò)程中也會(huì)擊穿周圍空氣，對(duì)周圍環(huán)境造成不良的影響，空氣的密度就會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜內(nèi)部的空氣密度狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，然后，將檢測(cè)的超聲波信號(hào)進(jìn)行回收分析，以此對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握。超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的設(shè)備連接在高壓開關(guān)柜的外側(cè)，在利用壓電晶體元器件來(lái)對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行收集和處理，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換就能夠形成電信號(hào)，通過(guò)分析電信號(hào)就能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜帶電運(yùn)行情況進(jìn)行明確。在超聲波檢測(cè)的過(guò)程中，不會(huì)受到其他因素的干擾，信號(hào)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性較強(qiáng)，檢測(cè)結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確性，針對(duì)局部放電故障的檢測(cè)維修，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地察覺(jué)。在利用超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)期間，要應(yīng)用專業(yè)的設(shè)備，包括超聲波傳感器、探測(cè)儀以及記錄儀等，還有高壓開關(guān)柜內(nèi)部的組裝布設(shè)會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，要根據(jù)檢測(cè)需求和實(shí)際情況選擇合理的數(shù)據(jù)分析方法，包括橫向分析法、聲音判斷以及縱向分析。相應(yīng)的超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用流程可見(jiàn)圖1。

圖1 超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用流程

2.5 暫態(tài)的電壓檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)高壓開關(guān)柜帶電運(yùn)行期間，如果存在局部放電的情況，開關(guān)柜與地連接的外殼結(jié)構(gòu)，會(huì)出現(xiàn)頻率范圍在3～100MHz的放電信號(hào)，帶電物體和接地不帶電物體中間銜接的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)不斷運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，并且運(yùn)動(dòng)的速度也會(huì)比較快，與陸地相連的不帶電物體結(jié)構(gòu)中，存在高頻率電磁波，這些電磁波會(huì)進(jìn)行分散化的移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中與不具備連貫性的金屬、絕緣材料連接區(qū)域相遇后，電磁波就會(huì)直接從高壓開關(guān)柜內(nèi)部移動(dòng)到外部，柜表面一層會(huì)形成暫態(tài)電壓。暫態(tài)電壓檢測(cè)技術(shù)就是對(duì)其形成的暫態(tài)電壓情況進(jìn)行檢測(cè)，利用特殊制作的電容傳感器能夠?qū)崟r(shí)對(duì)低電壓脈沖信號(hào)進(jìn)行感應(yīng)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的收集和分析，來(lái)對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)部的故障、問(wèn)題情況進(jìn)行明確。

暫態(tài)的電壓檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)斷路器、電纜等部件進(jìn)行檢測(cè)，需要根據(jù)帶電設(shè)備和高壓開關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)情況，合理設(shè)定檢測(cè)布設(shè)點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)，對(duì)比多次檢測(cè)的信號(hào)數(shù)據(jù)結(jié)果，保證檢測(cè)準(zhǔn)確性。同樣，該技術(shù)檢測(cè)方法也包含多種，為連續(xù)定值判斷、橫向與縱向分析，具體的檢測(cè)流程，如圖2所示。

圖2 暫態(tài)的電壓檢測(cè)技術(shù)流程

3 高壓開關(guān)柜帶電檢修與停電維修對(duì)比分析

3.1 停電維修概述

停電檢修是高壓開關(guān)柜檢修維護(hù)的傳統(tǒng)方法，應(yīng)用的時(shí)間較長(zhǎng)，檢修方法較為成熟，但是，在現(xiàn)代電力供應(yīng)系統(tǒng)中，應(yīng)用的一些弊端和不足逐漸顯露出來(lái)?，F(xiàn)代電力供應(yīng)的需求較大，電力供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的壓力較大，人們生活和各個(gè)行業(yè)的運(yùn)行發(fā)展都對(duì)電力的依賴性較大，也就對(duì)電力供應(yīng)運(yùn)行的質(zhì)量和安全提出了更好的要求，電力供應(yīng)不暢或者因故障暫停，會(huì)帶來(lái)很多的不便和安全風(fēng)險(xiǎn)。高壓開關(guān)柜裝置是供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要組成設(shè)備，對(duì)整體的供電工作運(yùn)行有較大的影響，而供電系統(tǒng)持續(xù)、長(zhǎng)期運(yùn)行的狀態(tài)下，高壓開關(guān)柜設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性保持就尤為重要。停電檢修工作的內(nèi)容較多，對(duì)于一些設(shè)備中的細(xì)節(jié)性內(nèi)容非常容易忽略，而且停電檢修得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)誤差的概率較大，并且停電檢修的規(guī)模較大，需要提前制定好計(jì)劃，但是，檢修期間存在的“意外”影響因素比較多，而且檢修工作開展需要投入較多的資源和資金，耗時(shí)耗力，檢修遺漏問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，故障風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防效果不佳。

3.2 帶電檢修概述

高壓開關(guān)柜帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，充分利用技術(shù)手段開展檢修工作，效率高，獲取分析的檢修數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性也比較高。比如，超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)和紅外測(cè)溫技術(shù)就可以聯(lián)合應(yīng)用，來(lái)全方位地對(duì)高壓開關(guān)柜的放電情況進(jìn)行檢測(cè)掌握，保證檢測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，在高壓開關(guān)柜帶電運(yùn)行的狀態(tài)完成檢測(cè)，既能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，又能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行不產(chǎn)生不良的影響。帶電檢修技術(shù)配合相應(yīng)的技術(shù)軟件，能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行掌握，更全面地了解設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)故障預(yù)防和安全保障水平提升有重要的幫助。

3.3 兩者對(duì)比分析

對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)與維修的主要目標(biāo)，就是保障設(shè)備能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定、安全以及高效的狀態(tài)運(yùn)行，通過(guò)檢修對(duì)故障的具體情況進(jìn)行掌握，包括位置、原因、程度等。

帶電檢修和停電檢修的實(shí)踐對(duì)比來(lái)看，帶電檢修的故障信息檢測(cè)效率更高，能夠在故障出現(xiàn)的同時(shí)就檢測(cè)出來(lái)，并能夠?qū)收系男畔⑦M(jìn)行充分分析，從而準(zhǔn)確地提供故障情況信息。帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，能夠隨時(shí)對(duì)高壓開關(guān)柜狀態(tài)進(jìn)行掌握，為管理人員提供技術(shù)調(diào)整和維修依據(jù)。但是，帶電檢修技術(shù)也不能達(dá)到全面的水平，還要與停電檢修進(jìn)行配合應(yīng)用，高壓開關(guān)柜本身結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜，檢修的難度較高，需要停電檢修與帶電檢測(cè)聯(lián)合應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)全方位的故障預(yù)防和解決。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓開關(guān)柜設(shè)備是供電系統(tǒng)中的精密儀器，對(duì)運(yùn)行環(huán)境條件的要求比較高，需要長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的狀態(tài)，才能發(fā)揮對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行的保障作用。在日常運(yùn)行管理期間，需要通過(guò)對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握，帶電檢測(cè)與停電檢修技術(shù)需要聯(lián)合應(yīng)用，更全面地對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)和解決，從而更好地促進(jìn)設(shè)備運(yùn)行水平的提高。