王楠

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 100069）

高壓開關(guān)柜設(shè)備中包含多個組成結(jié)構(gòu)，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器等，各個組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障就會影響整體設(shè)備的運行，進而對供電系統(tǒng)運行造成不良影響。在日常管理期間需要采取有效的維護與監(jiān)測方式，來提高設(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，對停電檢修與帶電維修進行分析具有現(xiàn)實意義。

1 高壓開關(guān)柜的常見故障分析

1.1 斷路器常見故障

斷路器裝置在高壓開關(guān)柜長期運行使用后，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)柜日常運行需要經(jīng)常進行開閘和合閘操作，長期操作之后絕緣圈設(shè)備容易出現(xiàn)斷路的情況，之后電動閘就無法自動運行，這時需要及時啟動手動閘。斷路器的電路儲能存在不足的可能性，這會直接導(dǎo)致高壓開關(guān)柜損傷，無法運轉(zhuǎn)。斷路器的墊片、齒輪、線圈等都是故障多發(fā)結(jié)構(gòu)，長期使用難免會出現(xiàn)異常情況，容易導(dǎo)致設(shè)備損傷、溫度大幅上升，尤其是溫度過高的情況下其他結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)也會受到不良的影響，高溫容易使設(shè)備運行無法保持正常狀態(tài)。

1.2 隔離開關(guān)常見故障

隔離開關(guān)與隔離接插部件的作用一致，主要是負責(zé)對高壓開關(guān)柜整體運行的負荷狀態(tài)和接觸壓力分布進行調(diào)節(jié)，具有較強的精密性要求，因而隔離開關(guān)的制造與安裝專業(yè)性要求非常嚴格。隔離開關(guān)實際使用期間，負荷需要保持在合理范圍內(nèi)，一旦超出范圍會引發(fā)局部迅速升溫，引發(fā)發(fā)熱方面的故障問題，而即使隔離開關(guān)負荷狀態(tài)持續(xù)保持在正常范圍內(nèi)，也存在氧化故障的可能。在實際隔離開關(guān)使用運行期間，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)長期使用階段，需要對齒輪咬合、彈簧性能進行保障，這對于預(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，會增強電場，加劇周圍環(huán)境的安全風(fēng)險，因而高壓開關(guān)柜的電極設(shè)置的各項參數(shù)都需要進行嚴謹?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，電場強度如果超出了規(guī)定范圍值，就會導(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多雜質(zhì)，或者是空氣溫度濕度異常等，都會誘發(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，各個材料的導(dǎo)電性能也均存在差異，各個部件之間運行也難免會存在摩擦、磨損的情況，進而引發(fā)導(dǎo)電行為，因而在各個部件組成安裝期間，一定要保證規(guī)范性，對部件之間的磨合進行檢測，保證部件整體銜接運行的穩(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，對整體電力系統(tǒng)運行有直接的影響。高壓開關(guān)柜故障的預(yù)防，是為了最大程度地保持運行穩(wěn)定性，而在長期運行后，不可避免地會出現(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，故障會導(dǎo)致高壓開關(guān)柜運行難以保持穩(wěn)定。高壓開關(guān)柜的實踐運行環(huán)境本身沒有達到良好水平，運行的環(huán)境存在粉塵、煙霧等，這些不良因素會對裝置運行部件產(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)險就會大幅度增加。

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)生的各項輻射信號進行識別獲取，并能夠?qū)Λ@取的輻射信號進行全面分析解碼，形成熱影像，以此對高壓開關(guān)柜帶電運行的實際情況進行準(zhǔn)確的掌握。帶電檢修技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜運行潛在的故障風(fēng)險進行分析，形成更完整的檢修數(shù)據(jù)，從而對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)用能夠更全面地對設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息進行記錄，通過深度分析和與歷史數(shù)據(jù)進行對比，更好地對設(shè)備運行狀態(tài)進行明確，及時發(fā)現(xiàn)問題和潛在風(fēng)險信息，檢修的準(zhǔn)確率更可靠，每次檢修的數(shù)據(jù)信息都能夠自動保存下來，整體檢修工作開展更加高效和便捷。

2.2 無線電干擾帶電檢測技術(shù)

無線電干擾帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，主要是針對高壓開關(guān)柜中的電表裝置進行干擾處理，采取干擾措施后，電表能夠直接釋放電磁波信號，然后對電磁波的各項參數(shù)數(shù)據(jù)進行獲取與分析，從而實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜整體運行狀態(tài)的掌握。無線電干擾技術(shù)在國外的應(yīng)用時間較長，后期引入國內(nèi)的時間相對較短，技術(shù)應(yīng)用的成熟度還不是很高，還需要多借鑒國外的實踐案例。

2.3 介質(zhì)損耗帶電檢測技術(shù)

介質(zhì)損耗帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用主要就是通過對高壓開關(guān)柜的絕緣材料性能水平進行檢測，通過確定絕緣材料的絕緣性能是否在規(guī)定的范圍，來判斷高壓開關(guān)柜裝置的運行是否存在問題。在對絕緣材料進行檢測的過程中，如果現(xiàn)實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，有可能導(dǎo)致局部放電故障出現(xiàn)，安全風(fēng)險較大，就需要根據(jù)實際損壞的情況，選擇更換新的絕緣材料或者進行相應(yīng)的修復(fù)處理。

2.4 超聲波局部放電檢測技術(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嚴重降低，通電狀態(tài)下電極就會擊穿絕緣材料，從而出現(xiàn)放電行為，局部放電后，絕緣介質(zhì)電氣強度水平就會變?nèi)?，安全危險就會加劇，放電過程中也會擊穿周圍空氣，對周圍環(huán)境造成不良的影響，空氣的密度就會產(chǎn)生明顯的變化。超聲波局部放電檢測技術(shù)能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜內(nèi)部的空氣密度狀態(tài)進行檢測，然后，將檢測的超聲波信號進行回收分析，以此對高壓開關(guān)柜內(nèi)部的運行狀態(tài)進行掌握。超聲波檢測技術(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對超聲波信號進行收集和處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換就能夠形成電信號，通過分析電信號就能夠?qū)Ω邏洪_關(guān)柜帶電運行情況進行明確。在超聲波檢測的過程中，不會受到其他因素的干擾，信號檢測與轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性較強，檢測結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確性，針對局部放電故障的檢測維修，能夠及時準(zhǔn)確地察覺。在利用超聲波局部放電檢測技術(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)會對檢測結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，要根據(jù)檢測需求和實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技術(shù)應(yīng)用流程可見圖1。

圖1 超聲波局部放電檢測技術(shù)應(yīng)用流程

2.5 暫態(tài)的電壓檢測技術(shù)

當(dāng)高壓開關(guān)柜帶電運行期間，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)，會出現(xiàn)頻率范圍在3～100MHz的放電信號，帶電物體和接地不帶電物體中間銜接的區(qū)域會出現(xiàn)不斷運動的帶電粒子，并且運動的速度也會比較快，與陸地相連的不帶電物體結(jié)構(gòu)中，存在高頻率電磁波，這些電磁波會進行分散化的移動，移動過程中與不具備連貫性的金屬、絕緣材料連接區(qū)域相遇后，電磁波就會直接從高壓開關(guān)柜內(nèi)部移動到外部，柜表面一層會形成暫態(tài)電壓。暫態(tài)電壓檢測技術(shù)就是對其形成的暫態(tài)電壓情況進行檢測，利用特殊制作的電容傳感器能夠?qū)崟r對低電壓脈沖信號進行感應(yīng)，通過對信號的收集和分析，來對高壓開關(guān)柜內(nèi)部的故障、問題情況進行明確。

暫態(tài)的電壓檢測技術(shù)主要是針對斷路器、電纜等部件進行檢測，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)定檢測布設(shè)點，當(dāng)檢測到異常信號時，需要進行反復(fù)檢測，對比多次檢測的信號數(shù)據(jù)結(jié)果，保證檢測準(zhǔn)確性。同樣，該技術(shù)檢測方法也包含多種，為連續(xù)定值判斷、橫向與縱向分析，具體的檢測流程，如圖2所示。

圖2 暫態(tài)的電壓檢測技術(shù)流程

3 高壓開關(guān)柜帶電檢修與停電維修對比分析

3.1 停電維修概述

停電檢修是高壓開關(guān)柜檢修維護的傳統(tǒng)方法，應(yīng)用的時間較長，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?，F(xiàn)代電力供應(yīng)的需求較大，電力供應(yīng)系統(tǒng)運行的壓力較大，人們生活和各個行業(yè)的運行發(fā)展都對電力的依賴性較大，也就對電力供應(yīng)運行的質(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，會帶來很多的不便和安全風(fēng)險。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，對整體的供電工作運行有較大的影響，而供電系統(tǒng)持續(xù)、長期運行的狀態(tài)下，高壓開關(guān)柜設(shè)備運行的穩(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，對于一些設(shè)備中的細節(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，耗時耗力，檢修遺漏問題經(jīng)常發(fā)生，故障風(fēng)險的預(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對高壓開關(guān)柜的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，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技術(shù)和紅外測溫技術(shù)就可以聯(lián)合應(yīng)用，來全方位地對高壓開關(guān)柜的放電情況進行檢測掌握，保證檢測的及時性和準(zhǔn)確性，在高壓開關(guān)柜帶電運行的狀態(tài)完成檢測，既能夠及時地發(fā)現(xiàn)存在的問題，又能夠?qū)υO(shè)備運行不產(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)柜各項運行數(shù)據(jù)信息進行掌握，更全面地了解設(shè)備運行情況，對故障預(yù)防和安全保障水平提升有重要的幫助。

3.3 兩者對比分析

對高壓開關(guān)柜進行檢測與維修的主要目標(biāo)，就是保障設(shè)備能夠長期保持穩(wěn)定、安全以及高效的狀態(tài)運行，通過檢修對故障的具體情況進行掌握，包括位置、原因、程度等。

帶電檢修和停電檢修的實踐對比來看，帶電檢修的故障信息檢測效率更高，能夠在故障出現(xiàn)的同時就檢測出來，并能夠?qū)收系男畔⑦M行充分分析，從而準(zhǔn)確地提供故障情況信息。帶電檢測技術(shù)應(yīng)用，能夠隨時對高壓開關(guān)柜狀態(tài)進行掌握，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)也不能達到全面的水平，還要與停電檢修進行配合應(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聯(lián)合應(yīng)用，來實現(xiàn)全方位的故障預(yù)防和解決。

4 結(jié)語

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