摘要：電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于輸電配電網(wǎng)絡(luò)，其運行可靠性直接影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全性能。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測和故障診斷是及時維護、更換和防止絕緣故障的重要技術(shù)手段。在闡述開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估的基礎(chǔ)上，指出了典型的局部放電類型；對開關(guān)柜局部放電檢測方法的原理、技術(shù)特點和應(yīng)用進行了對比分析；總結(jié)了局部放電在線監(jiān)測的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，期待未來物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)檢測和故障診斷。

關(guān)鍵字：開關(guān)柜；絕緣檢測；局部放電；故障診斷；在線監(jiān)測；

引言

電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于輸電配電網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)著開合、控制和保護用電設(shè)備的作用，其運行可靠性直接影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全性能。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性已經(jīng)成為衡量城市現(xiàn)代化進程和生活質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，這對電力開關(guān)柜等電力設(shè)備的安全性和可靠性提出了新的挑戰(zhàn)。開關(guān)柜內(nèi)絕緣結(jié)構(gòu)多樣，實際運行環(huán)境復(fù)雜(高溫、灰塵、潮濕等)。)，以及可能存在的生產(chǎn)質(zhì)量和工藝缺陷。(PartialDischarge，PD)，局部放電的進一步發(fā)展加劇了絕緣老化，嚴重時可能導(dǎo)致電氣設(shè)備故障，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。研究表明，開關(guān)柜事故的主要原因之一是絕緣問題導(dǎo)致的運行故障。

本文首先介紹了開關(guān)柜的主要絕緣問題和不同的局部放電類型，其次討論了不同的局部放電檢測技術(shù)，展望了新形勢下電力開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)檢測和故障診斷的發(fā)展方向。

一開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估

根據(jù)不wan全統(tǒng)計，開關(guān)柜故障中有37個．2%是由于開關(guān)柜絕緣問題所致，可見開關(guān)柜絕緣故障是開關(guān)柜故障的主要原因。在開關(guān)柜的運行過程中，工作人員誤操作、開關(guān)動作和雷擊都會引起過大的電壓。絕緣設(shè)備在制造工藝、安裝工藝、運行維護等方面的機械損壞是造成絕緣故障的重要原因。在開關(guān)柜導(dǎo)流系統(tǒng)中，當(dāng)導(dǎo)電電路接觸部位氧化、接觸松動、過載時，會導(dǎo)致接觸不良、接觸電阻增大、載流故障、接觸溫度過高、環(huán)境溫度升高，從而導(dǎo)致絕緣熱老化。灰塵污染、空氣濕度高等環(huán)境因素也會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)化學(xué)老化，導(dǎo)致開關(guān)柜出現(xiàn)故障。所以電應(yīng)力、機械應(yīng)力、熱老化和化學(xué)老化的共同作用是導(dǎo)致絕緣材料劣化，發(fā)展成為絕緣故障的根本原因。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估是及時維修、更換、防止絕緣故障的重要技術(shù)手段。開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估主要以局部放電、運行環(huán)境(包括溫度、氣壓、濕度等)為檢測對象。).局部放電是絕緣問題的根本原因。因此，本文重點闡述了開關(guān)柜的局部放電檢測方法。

絕緣故障潛伏期會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，開關(guān)柜的局部放電主要有以下四種:絕緣介質(zhì)內(nèi)部缺陷引起的內(nèi)部放電，如氣隙、雜質(zhì)等。，由制造工藝引入絕緣介質(zhì)引起的；jian端電暈放電是由暴露在空氣中的金屬表面毛刺引起的；絕緣介質(zhì)表面污染物引起的沿表面放電；由于結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷、運輸和運行過程中結(jié)構(gòu)缺陷引起的懸浮電位放電。不同類型的放電示意圖如圖1所示。分析不同類型的局部放電相位(PRPD)圖2顯示了圖2。不同放電類型的PRPD譜圖特性明顯不同，可以作為模式識別的重要依據(jù)，取決于放電相位和幅度的差異。

二局部放電檢測技術(shù)

局部放電檢測法以局部放電引起的各種物理現(xiàn)象為依據(jù)，通過測量各種現(xiàn)象引起的物理量來表示局部放電的強度。超高頻是檢測開關(guān)柜絕緣狀態(tài)的主要方法(UHF)檢測方法，臨時電壓(TEV)檢測法，超聲波(AE)檢測方法，紅外線檢測方法，化學(xué)檢測方法。其中超高頻(UHF)檢測方法，臨時電壓(TEV)檢測法，超聲波(AE)檢測方法主要用于開關(guān)柜內(nèi)的局部放電檢測。

三現(xiàn)存問題和未來發(fā)展前景

1在線監(jiān)控技術(shù)在開關(guān)柜中的推廣

電力開關(guān)柜的智能在線監(jiān)控系統(tǒng)大多由三部分組成:采集端、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心。它是一個監(jiān)控系統(tǒng)，旨在確保電網(wǎng)設(shè)備的安全運行、遠程控制、數(shù)據(jù)的實時采集和數(shù)據(jù)的分析。一方面，在線監(jiān)控是改善設(shè)備維護不及時的重要手段，為開關(guān)柜的運行故障提前預(yù)警和果斷動作提供有力支撐，也是電網(wǎng)設(shè)備安全可靠運行的前提；另一方面，收集傳感器收集的數(shù)據(jù)，充分利用大數(shù)據(jù)對開關(guān)柜的運行狀態(tài)進行實時評估，提高故障分析能力，積極警告用戶，協(xié)助診斷和跟蹤故障。

如圖7所示，典型的在線監(jiān)控設(shè)備主要由三部分組成:監(jiān)控主機、傳輸中繼器和后臺服務(wù)器。該新型電力開關(guān)柜在線監(jiān)控設(shè)備通過合理布置在開關(guān)柜金屬箱外的傳感器獲得開關(guān)柜的實時局部放電信號，在檢測主機內(nèi)處理信號后，依靠傳輸中繼技術(shù)將信號傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器。傳輸技術(shù)分為有線(如電纜、光纖等。)和無線(ZigBee、藍牙、WiFi等。).離線后臺上位機界面如圖8所示，應(yīng)用于連接外部網(wǎng)絡(luò)不方便的地方。互聯(lián)網(wǎng)下的后臺服務(wù)器主頁界面如圖9所示。

圖9顯示，數(shù)據(jù)自動處理和分析可以在服務(wù)器采集系統(tǒng)中實現(xiàn)，包括在線監(jiān)控實時數(shù)據(jù)繪制局部放電圖譜、所有設(shè)備在線監(jiān)控橫向數(shù)據(jù)趨勢對比、單臺設(shè)備在線監(jiān)控趨勢分析和歷史數(shù)據(jù)查詢功能。由于局部放電信號的檢測受到多種因素的影響，存在不確定性，系統(tǒng)通過多個傳感器傳輸數(shù)據(jù)進行比較，并將測試數(shù)據(jù)繪制成不同的圖譜進行分析，從而生成超過警示值的異常點的警示信息。所有歷史數(shù)據(jù)都可以在后臺服務(wù)器中查詢，以提供大量的故障診斷和慢速度評估。

2物聯(lián)網(wǎng)在開關(guān)柜狀態(tài)檢測中的應(yīng)用前景

隨著國家電網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出，物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用成為熱門話題。隨著我國經(jīng)濟和科技實力的不斷增強，各種新型傳感器層出不窮，通信技術(shù)難點不斷克服，大數(shù)據(jù)和云計算蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的在線監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)上得到了構(gòu)建。

物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖10所示。提高電力開關(guān)柜檢測系統(tǒng)中傳感器的感知能力和各種傳感器的聯(lián)合檢測是改善局部放電檢測系統(tǒng)漏判誤判的前提。電力開關(guān)柜智能在線監(jiān)控系統(tǒng)利用傳感器獲取實時數(shù)據(jù)，通過手機、平板電腦、辦公電腦等設(shè)備和無線通信技術(shù)，實現(xiàn)運行維護人員與在線監(jiān)控設(shè)備的互聯(lián)，從而達到檢測電力開關(guān)柜運行狀態(tài)的目的，對提高電力開關(guān)柜的監(jiān)控效率和設(shè)備的安全運行具有現(xiàn)實意義。實現(xiàn)物與物、物與人之間的互聯(lián)網(wǎng)。

四絕緣監(jiān)測和絕緣故障定位產(chǎn)品

1絕緣監(jiān)測及絕緣故障定位產(chǎn)品

AIM-T系列工業(yè)絕緣監(jiān)測儀

AIM-AIM-T300主要應(yīng)用于工業(yè)場所的IT配電系統(tǒng)，主要包括AIM-T300。、AIM-三款產(chǎn)品，T500和AIMT500L，均適用于純交流、純DC和交流DC混合系統(tǒng)。

AIM-T300適用于450V以下的交流、DC和交流DC混合系統(tǒng)，AIM-T500適用于800V以下的交流、DC和交流與DC混合系統(tǒng)。AIM-與AIM-T500相比，T500L增加了絕緣故障定位功能。

2絕緣故障定位產(chǎn)品

AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀采用工業(yè)絕緣故障定位產(chǎn)品，主要包括ASG200測試信號發(fā)生器、AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L系列電流互感器，適用于IT配電系統(tǒng)，出線回路較多。

3絕緣監(jiān)測耦合儀

AIM-T500絕緣監(jiān)測儀采用絕緣監(jiān)測耦合儀，主要包括ACPD100、ACPD200，適用于交流電壓高于690V、DC電壓高于800V的IT配電系統(tǒng)。

五技術(shù)參數(shù)

1絕緣監(jiān)測儀技術(shù)參數(shù)

2測試信號發(fā)生器技術(shù)參數(shù)

3絕緣故障定位儀技術(shù)參數(shù)

4電流互感器技術(shù)參數(shù)4AKH-0.66L系列

5絕緣檢測耦合儀技術(shù)參數(shù)

六結(jié)語

1電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中非常重要的配電設(shè)備，其運行的可靠性對整個電力系統(tǒng)具有重要意義。開關(guān)柜的大部分故障都是絕緣故障，在絕緣故障的潛伏期會產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，不同的檢測方法可以通過放電類型和放電原因得到。

2通過分析各種檢測方法的檢測原理和優(yōu)缺點，以及各種檢測方法在實踐中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)聲電聯(lián)合檢測是一種很好的檢測方法，并對兩種基于聲電聯(lián)合檢測方法的帶電檢測設(shè)備進行了測試對比，測試表明與傳統(tǒng)手持設(shè)備相比，PEV-100手持式局部放電帶電檢測設(shè)備的經(jīng)濟性、實用性、準(zhǔn)確性和診斷能力有了顯著提高。

3在線監(jiān)控技術(shù)將成為電力開關(guān)柜絕緣狀態(tài)檢測和故障診斷的發(fā)展方向。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下構(gòu)建在線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)物與物、物與人之間的智能處理和雙向互動，為整個行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更大的機遇，對實現(xiàn)電力開關(guān)柜智能檢測的遠程操作、快速響應(yīng)、安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和診斷評估具有非常重要的應(yīng)用價值和前景。

參考文獻

[1]聶一雄，徐衛(wèi)東，周文文，等．12kV固體絕緣開關(guān)柜中絕緣氣隙缺陷的放電特征［J］．電工技術(shù)學(xué)報，2018，33(12):2894-2902．

[2]韓濤．基于TEV的開關(guān)柜局部放電檢測及模式識別方法研究［D］．天津:天津大學(xué)，2012．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.8版

[4]安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及監(jiān)控系統(tǒng)（中英文）2022.8版