开关柜常见的绝缘故障

开关柜是电力系统配电网的重要组成部分，其运行安全直接关系到系统的稳定性。多种原因会引起开关柜运行状态的恶化从而引发电力系统出现故障，因此对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累积性故障做出预测，对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度都有重要意义。

常见的开关柜故障包括以下几类：
（1）误动、拒动类故障。拒动故障主要是机构等机械原因；误动故障主要是二次控制回路原因；
（2）关合与开断故障。故障是断路器的本体造成的，不同的断路器类型有着不同的故障特征；
（3）载流故障。触头烧融、插件偏心等，导致原因一般为开关柜的隔离插头接触不良；
（4）绝缘故障。主要是缺陷、爬电、闪络等；
（5）外力及其他故障。如加工工艺不良等。

绝缘与载流故障比率约在30%-50%之间，都是与放电现象密切相关的，因此对中高压开关设备实施放电检测可显著减少故障概率。

导致开关柜故障的因素主要有以下几种：
（1）工艺和质量原因：开关柜整体的耐压水平在很大的程度上受制造及装配的质量影响。由于装配质量不高，开关柜内的部分元件可以通过试验，但开关柜的整体不能通过试验。比如说：紧固螺丝不规则；支持瓷柱的紧固底板呈“T"型，绝缘距离被缩短，电场在局部集中。开关柜的五防系统并不完备，并不能形成明显的合、分闸位置，可能造成误合、分闸。另外，支持瓷柱得质量和动稳定性能不高，有可能会断裂于短路电流冲击，扩大事故范围。
（2）自然环境的原因：高压开关柜的周围自然环境是影响其安全稳定运行的重要因素之一，随着社会的不断进步，空气污染的不断加剧，电力设备的套管、母线、绝缘子等随着空气的污染被污秽。经过分析，污闪事故的主要存在两个原因：一是绝缘子的表面虽然附着着灰尘，但是在环境干燥的时候不会发生污闪，因为其仍存在较高的绝缘电阻。清洁水的阻值也很高，即使清洁的绝缘子受潮，但其仍有较高的绝缘程度，也不易产生污闪。正常情况下，如果长时间的干燥气候，母线及绝缘子积累的污垢增多，此时如遇雾霆天气，而且雾霆天气的时间比较长，一般在2至3小时左右，绝缘子上的污秽物足够潮湿了，污闪的概率就大大提高了。二是绝缘子串的泄漏间距较小，不适应潮湿和污秽的运行条件。
（3）接触不良或接点容量不足原因：当接点容量不足或接触不良时，局部温度升高，甚至可能会烧断并引起相间或对地放电。
（4）雷电过电压造原因：雷云放电引起过电压造成开关柜爆炸。
（5）空气间隙及爬距不足：有些开关柜为了减小柜体的尺寸，在没有采取有效的绝缘措施的情况下，缩减断路器隔离插头的相间、对地距离。

据调查，多数电力设备的故障时绝缘性故障。根据1989-1997年我国开关柜故障结果统计表明，35.47%的开关柜故障是其绝缘事故引起，极大威胁开关柜的安全运行，也给电网的可靠性带来了挑战。仅山东电网2005到2011年的6年间就发生了各类开关绝缘故障43次，占开关故障总数的17.2%，其中110-220kV开关绝缘故障占26.47个百分点；10-35kV开关绝缘故障占73.53个百分点。由数据统计结果得知，开关柜的绝缘故障己经成为开关类故障的重要形式。但是就当是条件来说，如果想了解设备的绝缘情况，一般要进行停电周期性耐压试验。需要在停电时检测，这样便不能很好的在机械力、热场和电场共同作用下显示绝缘状态发生渐变的过程，不但可能会浪费大量的人力、财力，而且判断不一定准确，甚至为大面积停电事故留下隐患。

进入21世纪以来，诊断开关柜进行局部放电在线监测的绝缘故障的方法可谓是多种多样，层出不穷。测试发现，局部放电的幅值、放电的重复率以及放电能量都与固体绝缘的新旧状态有着密切的联系，可以被当做检测绝缘状态的一种工具。另外，通过局部放电的在线监测长期不间断观察并测试开关柜设备的绝缘状态，综合分析局部放电特征量的变化趋势，可以判断开关柜工作时是否处于安全状态。如果发现局部放电幅值或重复率发生异常显著增长，即可断定开关柜中存在比较危险的绝缘故障，函需停电并进行相应地维修。综上，局部放电在线监测既为设备的故障与否提供了重要的判断依据，也避免了周期性试验的盲目性、信息缺失性。局部放电在线监测(将成为未来开关柜绝缘监测及诊断技术的发展方向。