樊玉霞
国网山西技能培训中心大同分部，山西 大同 037039
摘要：随着科学技术的不断创新和应用，目前已经有很多较为成熟的局部放电检测技术和方法，如特高频法、超声波法、暂态地电压法等。不同电气设备对不同原理的检测方法表现出的灵敏度有所差别。高压开关柜局部放电的检测方法中超声波法和暂态地电压法的应用较多。
关键词：超声波检测技术；开关柜早期故障；诊断
引言
变电站开关柜设备缺陷隐蔽，往往在缺陷发展到有明显异常甚至造成设备损坏故障跳闸等严重后果，才会发现和处理。随着带电检测技术的逐渐成熟，开关柜暂态地电压、超声波局部放电检测等开关柜带电检测技术在电力系统内得到广泛应用。
1超声波检测技术检测原理
开关柜内发生局部放电现象时，常伴随着振动、发光等物理现象，振动会产生声波，其频率范围在几赫兹到几兆赫兹。将超声波传感器放置在开关柜的外壳上，超声波传感器将接收到的超声波信号转换为电信号，通过分析电信号，可判断开关柜内是否发生局部放电现象，若发生了局部放电，则进一步分析电信号，最终判断出发生局部放电的类型和放电程度。超声波传感器将声信号转换为电信号，有利于声信号的采集和分析。超声波传感器的种类繁多，有压电式传感器、电磁换能式传感器、磁致伸缩式传感器等。而用于检测开关柜局部放电现象的多为压电式传感器。要实现局部放电点的定位，可在开关柜外壳上安装多台超声波传感器，通过计算不同传感器之间的电与声信号的时间差，可计算出放电点与传感器之间的距离，最终达到定位放电点的目的。
2开关柜绝缘故障及原因
2.1开关柜内部的误动及拒动类故障
造成这种故障的主要原因是开关柜传动或者操作机构机械故障导致开关柜产生拒动故障，从而引起开关柜设备不能正常工作。此外，电气辅助回路系统故障或控制部分也会造成开关柜绝缘故障，从而导致绝缘设备局部放电，造成开关柜误动或者拒动，但是带电检测技术不能有效检测这种机械故障。
2.2断路器本体故障造成的开关柜故障
由于断路器在工作过程中存在一定差异，因此，其会造成开关柜不能正常工作。
2.3开关柜内部故障
一般情况下，开关柜内部的隔离插头出现接触不良或者接触过载，容易造成开关柜出现载流故障，导致触头燃烧、熔化等，使开关柜内部线路被破坏，从而发生绝缘故障。
2.4各种内部原因引起的开关柜绝缘故障
这类故障是开关柜常见的问题，内绝缘被击穿、各个相间绝缘被闪络击穿、外绝缘被击穿、瓷瓶断裂、击穿、爆炸等，是造成开关柜绝缘故障的重要原因。
3超声波检测技术在开关柜实例应用分析
开关柜作为变电站的重要设备，开关柜安全运行是变电站正常工作的最基本条件。对开关柜进行超声波技术检测时要遵照基本操作流程。首先，对超声波仪器进行校准工作，将耳机插入仪器中会得到连续不断的读数显示。环境噪声检测时要将增益调到最大仪器满屏80%左右，之后检测工作时可以适当调整。其次，对开关柜进行检测时要严格按照操作标准。工作人员将超声波仪器缓慢靠近设备，保持一定的距离。如果开关柜周围有其他带电设备运行时，工作人员要始终与其保持安全距离，防止触电事故发生。除此之外，在进行检测时，超声波仪器要与开关柜保持距离，不能直接贴到设备上，否则会影响信号稳定性。最后，检测人员根据耳机中是否有杂音来来判断设备内部是否有局部放电。检测时会有外界超声波信号干扰，可以通过不同角度多次测量来排除干扰。确定设备存在局部放电情况后，要根据定位系统找出放电位置，及时对设备进行断电处理，并安排相应的维修工作。
4开关柜的维修原则
4.1规范零件购买与安装标准
在工厂内部的选材环节中，开关柜的设计师、安装人员、调试人员都需要针对设备提出对材料的要求，采购人员必须了解各种材料的特性，综合比较，购买性价比最高的安全材料。在设备组装调试过程中，需要按照标准执行，不能有误差以外的错误发生。例如，在电极的选择方面，形状、大小、性能、导电性、曲率半径等都是需要考虑的方面，不能让电极在内部、沿面、外部产生击穿空气的电压，也不能形成不恰当的电场，需要在反复测验后找到标准规格。在屏蔽器的选择上，保证触头的相对安全，不能分散电场，让触头时刻保证清洁，最好选择双屏套管进行完备保护。
4.2保证设备的绝缘性
开关柜是由电力公司集体供电的设备之一，为了最大程度地避免漏电触电事故的发生，在设备设计时，需要加入相关绝缘设计。开关柜的内部重要零件需要防污防尘，做到封闭式运行，减少因为污渍而改变部件导电性能的事物。绝缘套管的使用也非常普遍，选择符合国家审核标准的套管，能够长期应用、测试合格的产品。同时，在母线绝缘开关方面，应该采用性能稳定、抗腐蚀的材料。在维修时，对以上常见的部件更换应遵循零件安全标准，在更换后进行绝缘测试，利用明火进行阻燃测试，达到国家绝缘、阻燃标准的设备才可继续使用。
4.3优化设备使用环境
开关柜对于环境的要求主要是防高温、防潮、防灰尘，要想延长使用寿命，就需要改善设备使用环境。在温度较高的天气或者车间内，应该及时开放散热系统，包括在开关柜的后方安装风扇、在设备温度较高的地方设置散热孔，这样能够利用内外风循环减低设备温度，保持干燥环境。在潮湿环境内，应该避免设备与液体的直接接触，必要时，可以安装除湿器来保证设备运转正常，各零件不可进水。在开关柜的日常清理方面，需要专人负责，对各部分按时清理，保证所有部件运行正常。
4.4在安全监管与服务保障方面的应用
对比传统工业中售后监管不当的局面，现代企业已经尽量做到设备及时检修、保障售后服务等，因此，在维修过程中，维修人员也会对设备进行一定的检修，这不仅解决了设备的故障问题，还会延长设备寿命。随着高电压的普及应用，开关柜的使用范围越来越广，因此，对高压条件的状态检修是必不可少的，在设备的电压承受范围内进行检测与监管，局部停电与放电的交替进行，会暴露设备的潜在问题。这样会使开关柜的安全监管更加有效，服务保障更加有针对性。
4.5提高生产检修人员的专业素养
开关柜是一种符合现代工业化的设备，其中，需要生产人员有专业的机械知识与较长时间的工作经验，因此，在生产时，需要按照设备各部分的特点合理安排工作人员加工，比如，在电场方面需要找技术人员反复测验真实条件下的电场强度，在电极选用方面，需要反复做实验找到最合适的导电介质等。同时，在检测方面，需要有经验的专业机构人员进行定期检测，对于故障维修需要通过现象看本质，找到核心问题。生产检修人员的专业素养是在工作中不断提升的，所以新老员工的搭配检修对专业素养的提升有帮助。总而言之，专业素养较高的工作人员会给设备更高的保障，为生命安全排除隐患。
结语
开关柜超声波检测具有很强的方向性，检测时可通过移动传感器来观察放电强度，从而定位放电源。应用实例表明，利用超声波局放技术在无需停电的状态下即成功诊断出了开关柜的缺陷，避免了可能引发的重大事故，验证了超声波局放检测法的可行性和优越性。
参考文献
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