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摘要：带电检测技术能够有效实现设备运行状态下的监测，通过合理的信息分析及判断，确保开关柜在未来某一段时间内的经济、合理、安全、稳定运行。此外，相对于周期性的定期停机检测及长期监测来说，带电检测技术能够更加节约资源及成本，见效快，在目前我国的电力生产运营环境中将发挥巨大作用。
关键词：开关柜；断路器；电场仿真；绝缘故障
引言
介绍了一起10kV开关柜断路器间隔绝缘故障，通过现场检查、视频分析、故障后试验及故障分析，发现造成此次故障的主要原因为主变侧隔刀Ａ相静触头处的无线测温传感器不锈钢绑扎带断裂或松开后从触头盒空隙伸出，导致对地（柜体）距离不足引起放电，使静触头处烧蚀出凹坑，最终导致断路器发生故障并造成主变跳闸。
1开关柜绝缘状态评估
据不完全统计，开关柜故障中有37.2%是由于开关柜绝缘问题导致的，可见开关柜绝缘故障是开关柜故障的主要原因。开关柜在运行过程中，工作人员误操作、开关动作和雷击都会引发过大的电压。由于制造过程、安装过程、运行维护方面造成绝缘设备的机械损伤是引发绝缘故障的重要原因。在开关柜导流系统中，当导电回路接触部位氧化、接触松动、过载等都将导致触头接触不良、接触电阻增大，造成载流故障的发生，出现触头温度过高以及环境温度升高都会引发绝缘的热老化问题。环境因素如灰尘污染、空气湿度大也会造成绝缘介质的化学老化，最终造成开关柜故障。因此电应力、机械应力、热老化和化学老化的共同作用是引发绝缘材料劣化，最终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，预防发生绝缘故障的重要技术手段。开关柜绝缘状态评估主要将局部放电、运行环境(包括气温、气压、湿度等)作为检测对象，局部放电是引发绝缘问题的根本原因，因此本文着重对开关柜局部放电检测方法进行阐述。绝缘故障潜伏期会产生放电现象，开关柜内的局部放电主要有以下4种：由于制作工艺引入绝缘介质内部的气隙、杂质等造成绝缘介质内部缺陷引发的内部放电；由于暴露在空气中的金属表面毛刺引起的尖端电晕放电;绝缘介质表面污染物引起的沿面放电;由于结构设计缺陷、运输以及运行过程中结构缺陷造成的接触不良引起的悬浮电位放电。局部放电最直接和最明显的现象是导致电极间的电荷移动。具体表现在:①放电部位带电粒子的变化。当发生局部放电时，带电粒子会快速地由带电体向非带电体迁移(如开关柜柜体)，并在非带电体上产生高频电流。②辐射高频电磁波信号。根据麦克斯韦电磁场理论，局部放电会产生变化的电场，变化的电场激发磁场，这样交变的电场与磁场相互激发，并向外传播便形成电磁波。极短时间内的放电脉冲会产生较高频率的电磁波，并向外辐射。基于上述两个原理可知，局部放电的发生必然会伴随电流和电磁波的产生，实际上除此之外局部放电还伴有超声波、气体生成物、光、热。依据局部放电时伴随产生的这些物理现象，可以将检测手段分为电测量法和非电测量法。电力开关柜绝缘状态检测与故障诊断按照检测状态分为离线检测和带电检测。离线检测具有背景干扰小的优点，但由于需要停电检修，成本高，耗时长，逐渐被带电检测取代。带电检测又可以细分为定期检测和在线监测两种。定期检测依靠仪器在电力设备运行中对巡检时刻的运行状态进行检测，用于发现设备运行中潜在的故障问题。在线监测一般是将监测设备的传感器长期置于被检测的设备内部或者外表面对设备的运行状态进行实时监测。定期检测和在线监测都具有被测设备不停电、检测工况与运行工况完全一致的优点。在线监测凭借其实时监测和分析开关柜目前绝缘状态的能力，包括识别故障早期征兆的预测能力，对已经发生的扰动做出响应能力，准确度更高，成为当下状态检测与故障诊断的发展趋势。
2开关柜绝缘故障分析
2.1开关柜内部的误动及拒动类故障
引起这一故障的原因一方面主要是传动及操作机构的机械故障引起的。另一方面，电气辅助回路系统故障或控制部分引起的绝缘故障导致局部放电，使得误动或拒动的发生。需要指出的是，带电检测技术并不针对于机械故障。
2.2由于断路器本体造成的开关柜开关与关合故障
这一问题针对于不同的断路器往往存在一定差异。
2.3开关柜内部的隔离插头因接触不良或接触过载，使得载流发生故障，从而产生触头燃烧、融化，内部线路破坏而发生绝缘故障。
2.4各种内部原因引起的开关柜绝缘故障
这类绝缘故障具有典型的意义。如内绝缘对地闪络击穿；相间绝缘闪络击穿；外绝缘对地闪络击穿；雷电过电压闪络击穿；瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸；提升杆闪络；瓷瓶断裂；CT爆炸、击穿、闪络等。
2.5开关柜绝缘故障还有因外力及其他故障如外界的物体撞击、自然界的各类不可靠抗力灾害、昆虫、动物等引起的线路短路等，最终引发绝缘故障。
3开关柜带电检测技术的一般应用
3.1暂态的电压检测技术
通常情况下，当开关柜因内部问题发生局部性的放电时，在不连续的金属断开面下，通过开关柜内部导体的带电粒子会部分迁移到开关柜上，在这样的情况下，开关柜表面就存在电流。特别是相对于高压开关柜来说，高频开关电流行波会集聚在开关柜外表面，并以电磁波的形式向外部空间进行传播。对于开关柜金属外表面来说，局部放电使得金属外表面产生暂态的对地电压，这些对地电压可通过带电检测技术利用传感器进行接收，通过专用仪器、仪表进行读数分析。通过读数分析可判断电压信号幅度的大小、确定开关柜局部放电的信号具体位置及危险程度。
3.2超声波检测技术
利用超声波同样可有效检测开关柜的局部放电。在发生开关柜局部放电后，电荷会发生快速性的迁移，迁移带来电波的机械震荡。而机械震荡波可以转换为声波，这些声波在通过开关柜间隙时，其强度往往与放电活动呈现同等趋势。即当开关柜的局部放电强度超过绝缘本身属性时，开关柜的绝缘被击穿，严重时会对操作人员产生致命性的伤害。利用超声波检测技术，可对放电频率为10～1000kHz的全部电信号进行检测，有效明确声波的特征信息。不过，在通过对便携式的超声波检测设备进行检测时，只能通过检测分析超声波反馈的电信号值的正常性，这种检测也只是简单层面上的信号强度性测试。要想更好地了解放电中存在的缺陷性，可借助于局放调理电路将检测既得的超声波信号转化为可听性的信号，操作人员可以利用可听性声信号耳机通过音频设备间接性判断信号放电的具体类型及具体位置。在超声波技术检测中，还可以利用GIS技术进行开关柜的局部检测。这一技术相对于前面的超声波检测方法无疑更加成熟，利用它可以有效进行开关柜局部放电检测，最终实现对局部放电进行综合性检测。
结语
电力开关柜作为电力系统中非常重要的配电设备，其运行的可靠性对整个电力系统有着重要意义。开关柜的多数故障都是绝缘性故障，绝缘故障潜伏期会产生局部放电现象，由放电类型和放电成因可得到不同的检测方法。
参考文献
[1]蔡文静.带电检测技术在开关柜绝缘故障检测中的应用[J].山东工业技术,2018(24):188.
[2]牛勃，马飞越，丁培，等臭氧浓度检测技术在开关柜局部放电检测中的应用[J].绝缘材料，2018(8):69-74.
[3]亢超群，李二霞，盛万兴，等.基于多源信息融合的配电真空开关柜动态状态评价研究[J].高压电器，2017，53(3):240-246.