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高压隔离开关故障及检测技术研究

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摘要:高压隔离开关是常见的电气装置，当高压隔离开关存在故障时，电力系统的正常运行与安全稳定就会受到威胁，为此本文谨就高压隔离开关的绝缘瓷件断裂、开关操作失灵故障及其成因进行分析，并有针对性地提出相应的故障检测技术策略，旨在减少高压隔离开关故障带来的影响，维护电力系统的正常运行。

关键词:高压隔离开关；超声波检测；振动检测

前言

高压隔离开关作为一种较简单的高压开关，已经广泛应用于电力系统，它的稳定可靠的运行关系着电力系统的整体安全可靠稳定运行，在整个工业经济的发展中发挥着重要的作用。它的基本作用就是在保证线路无电流的情况下，将电气设备和高压电源隔开或接通。电力系统的运行和维护都离不开高压隔离开关，因此，高压隔离开关故障的分析和处理措施对于电力系统的整体运行质量具有重要的现实意义。

一、高压隔离开关常见故障分析

1、开关绝缘子断裂

在高压隔离开关中，绝缘子是其中极为重要的支撑及旋转部件，会起到支撑并连接导电系统及传动机制的重要作用，一旦绝缘子断裂，就会导致导电系统故障，会导致变电站线路短路或电力供应终止等情况，并且会存在一定的安全隐患，有可能威胁生命安全。例如，某供电企业35kV供电站某开关B相下节瓷支柱绝缘子断裂，导致该高压隔离开关出现了相间短路故障，导致相应变电站出现开关跳闸，致使全站电力中断。基于此，要明确绝缘子断裂会产生的严重后果，并对绝缘子断裂故障的主要成因加以明确：①瓷件材料质量不合格，自身存在裂纹或黄芯等质量缺陷，影响绝缘子强度及性能；②胶装质量不合格，存在胶装间隙等工艺问题，或者瓷件胶装时，胶装位置存在杂质或堆砂等问题，影响绝缘子瓷件的均匀受力；③绝缘子瓷件在长期使用下发生老化，表面腐蚀等问题，影响绝缘子材料机械强度；④高压隔离开关零部件设计得不合理，绝缘子瓷件受力不均匀，瓷件断裂；⑤高压隔离开关安装与操作的不合理，影响绝缘子部件机械荷载，导致部件断裂等问题。

2、开关操作失灵

高压隔离开关在使用中可能会发生开关操作不顺畅或者操作失灵等现象，包括开关失灵、拒分拒合、开关分合不到位、部件损坏等故障，而这些故障的发生极为常见。当高压隔离开关分合不到位时，设备动静触头也会受到影响，导致接触不良的情况发生，增加接触电阻，导致导电回路温度异常升高。导致高压隔离开关操作失灵故障产生的原因主要集中在以下方面：①结构设计不当、零部件加工不够精准，影响分合闸操作；②机械材料强度、硬度不足，导致材料变形；③材料锈蚀，影响零部件之间的相互连接，导致高压隔离开关无法正常操作，导致操作失灵；④开关传动及转动部件锈蚀，导致转动或传动受阻，影响有效操作；⑤高压隔离开关电动操作机构的二次回路电气元件存在质量问题，或者由于电气元件接触不良而导致开关控制失效，对于开关的正常操作产生负面影响；⑥高压隔离开关设备的安装与调试不得当，导致设备在正式投用之前就存在质量问题，影响设备的灵活操作。

二、高压隔离开关常见故障检测

1、针对绝缘子断裂的检测技术

超声波探伤

超声波检测是常见的绝缘子故障探伤方法，随着技术的发展与成熟，已经逐渐形成行业技应用标准。超声波探伤检测技术的应用，是通过向绝缘子法兰发射超声波，对其内部反射信号加以分析，来判断绝缘子瓷件是否存在表面裂纹或内部缺陷。常见的超声波探伤方法，包括爬波探伤与小角度纵波探伤，主要探伤与检测区域为绝缘子法兰根部的瓷柱位置。探伤检测时，通过超声波仪器探头发出高频脉冲信号，通过传感器中的压电晶片耦合，进行信号传播，受到绝缘子内部介质的反射，通过传感器接收，并将超声信号转换为电信号，形成超声波形。可以通过爬波探伤来检测绝缘子瓷柱表面是否存在裂纹，通过小角度纵波探伤来检测绝缘子内部是否存在缺陷，可以结合两种不同的探伤方式，来进一步提高绝缘子故障检测的精准性与有效性。超声波检测中，超声波探头及绝缘子曲率之间的耦合度会影响超声波检测效果，在一定程度上存在误判的可能性。同时，由于超声波检测是一种局部探伤方法，其检测方具有一定的局限性，通常限定在绝缘子法兰根部3cm的区域范围内，并且需要停电检测与高空作业，因此具有一定的危险性与较大的工作量。

振动检测

振动检测的应用范围交广，且操作简单、测试高效，且具备较高的可靠性，同时作为一种无损检测而被广泛认同。振动检测的原理，是基于对高压隔离开关绝缘子固有频率的有效检测来对该设备是否存在故障与缺陷加以判断。高压隔离开关运行与使用中，由于外部因素或开关操作时的机械因素影响，开关绝缘子可能会发生形变，导致断裂。利用振动检测时，在绝缘子伞裙上布置传感器设备，基于震动频率进行响应曲线的转换，通过该曲线确定绝缘子固有频率的变化。当绝缘子存在故障时