RFID射頻局部放電識(shí)別技術(shù)應(yīng)用研究

孫大陸 何丹東

【摘要】 本文介紹了射頻局部放電識(shí)別技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用，利用射頻天線接收局部放電信號(hào)，非接觸式測(cè)量，對(duì)設(shè)備運(yùn)行不產(chǎn)生任何影響。并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)案例分析，提出變電設(shè)備維護(hù)分級(jí)管理的新模式。

【關(guān)鍵詞】 局部放電 RFID 非接觸 帶電檢測(cè)

隨著狀態(tài)檢修技術(shù)的深入開展，運(yùn)維一體化已經(jīng)在各個(gè)電力企業(yè)逐步實(shí)行。在新檢修要求下，運(yùn)行檢修人員必須具備帶電檢測(cè)能力。RFID（射頻局部放電識(shí)別）檢測(cè)技術(shù)作為帶電檢測(cè)技術(shù)的一種可以滿足此要求。該技術(shù)通過對(duì)圖譜數(shù)據(jù)的分析，找到頻域波形的特征性質(zhì)來判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在某變電站巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)變壓器放電缺陷，停電解體檢查后發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)的放電位置與檢測(cè)結(jié)果完全相符。

一、RFID局部放電檢測(cè)技術(shù)

RFID檢測(cè)法即射頻識(shí)別檢測(cè)法，它是根據(jù)設(shè)備中的局部放電會(huì)在設(shè)備外殼上產(chǎn)生流動(dòng)的電磁波，使接地線上或套管處產(chǎn)生高頻放電脈沖電流流過，從而導(dǎo)致外殼對(duì)地呈現(xiàn)高頻電壓并向周圍空間傳播。通過無線檢測(cè)方式即可接收到這些從設(shè)備內(nèi)部發(fā)出的放電信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)頻率可以達(dá)到100MHz-1GHZ以上，大大提高了局部放電的測(cè)量頻率寬度，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備不改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式， 射頻局部放電檢測(cè)如圖1所示。局部放電時(shí)間雖短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的長(zhǎng)期存在對(duì)絕緣材料將產(chǎn)生較大的破壞作用，是使鄰近局部放電的絕緣材料，受到放電質(zhì)點(diǎn)的直接轟擊造成局部絕緣的損壞，二是由放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕老化，最終導(dǎo)致熱擊穿。運(yùn)行中的變壓器，內(nèi)部絕緣的老化及破壞，多是從局部放電開始。

研究表明空氣中電暈的放電頻段可達(dá)100MHz， 瓷套管表面臟污產(chǎn)生的沿面放電頻段可達(dá)250MHz，設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的局部放電頻段可達(dá)1GHz，并且頻率越高衰減越大。因此通過測(cè)量200MHz-1GHZ頻率范圍內(nèi)的信號(hào)情況可以有助于分析設(shè)備內(nèi)部局部放電狀況，頻率范圍如圖2所示。

二、RFID局部放電巡檢現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法

現(xiàn)場(chǎng)開展射頻局部放電巡檢時(shí)，應(yīng)在變電站外遠(yuǎn)離設(shè)備區(qū)的地方進(jìn)行頻率掃描，作為頻譜的基線。然后進(jìn)入設(shè)備區(qū)沿檢修通道或母線緩慢行進(jìn)，巡檢路線如圖3所示，對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行不間斷頻域掃描，并與基線進(jìn)行比較，如圖4所示。如果測(cè)試信號(hào)線高于基線，尤其在高頻段，就懷疑所測(cè)設(shè)備區(qū)存在放電。然后可仔細(xì)比較各處信號(hào)的大小，判斷信號(hào)來源。并且，可選取某個(gè)頻率，進(jìn)行時(shí)域信號(hào)分析，觀察是否有明顯的放電脈沖，如圖5所示。

三、RFID巡檢在220KV某變電站的應(yīng)用

2014年6月26日、204年8月27日通過對(duì)220kV某變110kV2號(hào)主變本體取油樣進(jìn)行色譜分析發(fā)現(xiàn)總烴含量超標(biāo)。

2014年9月6日，使用PDS100射頻局部放電巡檢儀對(duì)220kV該變電站進(jìn)行帶電巡檢。對(duì)110kV 2#主變進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選取一個(gè)測(cè)試路線從1#點(diǎn)到5#點(diǎn)逐次進(jìn)行測(cè)試，1#測(cè)點(diǎn)位于變壓器高壓套管下面，2#點(diǎn)位于側(cè)面油枕下方，3#測(cè)點(diǎn)位于中壓套管下方，4#測(cè)點(diǎn)位于變壓器左側(cè)，5#測(cè)點(diǎn)位于低壓套管下方。選擇每次測(cè)試記錄最大值，。發(fā)現(xiàn)5#點(diǎn)10kV套管處信號(hào)最強(qiáng)，明顯高于基線，存在局部放電，如圖6所示。

在1#，4#點(diǎn)位置測(cè)試，譜線與基線基本重合，數(shù)據(jù)無異常。在2#、3#、5#點(diǎn)測(cè)試，譜線明顯高于基線，譜線與基線波形有很大差異，其中5#點(diǎn)信號(hào)最大。

（紅-基線，黑-1#測(cè)點(diǎn)，紫-2#測(cè)點(diǎn)，黃-3#測(cè)點(diǎn)，藍(lán)-4號(hào)測(cè)點(diǎn)，綠-5#測(cè)點(diǎn)）

進(jìn)入時(shí)域模式測(cè)量，5#測(cè)點(diǎn)的波形如下（選取頻率550MHZ），信號(hào)強(qiáng)度為35dbm。如圖9。

3#測(cè)點(diǎn)時(shí)域放電波形也比較明顯，但信號(hào)強(qiáng)度變小，為27 dbm.如圖10所示。

根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，2#測(cè)點(diǎn)、3#測(cè)點(diǎn)、5#測(cè)點(diǎn)位置信號(hào)明顯高于基線，波形與基線有差異，時(shí)域波形均有局部放電特征， 5#測(cè)點(diǎn)即10kV套管處時(shí)域波形信號(hào)強(qiáng)度最大，2#測(cè)點(diǎn)、3#測(cè)點(diǎn)處的局部放電信號(hào)譜線與5#測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)譜線波形基本一致，信號(hào)強(qiáng)度有所衰減，應(yīng)為5#測(cè)點(diǎn)局部放電信號(hào)的衰減信號(hào)。最后判斷5#測(cè)點(diǎn)10kV套管處存在局部放電。

2014年10月12日對(duì)該設(shè)備110kV 2號(hào)主變進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)10kV套管A相有放電痕跡，管壁表面存在顆粒物。2號(hào)主變10kV套管B相、C相管壁表面光滑、無異物。該單位繼而對(duì)2號(hào)主變進(jìn)行了技改、更換。放電情況見圖12。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)RFID巡檢技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，分析了220KV某變電站2#變壓器局部放電檢測(cè)結(jié)果及解體驗(yàn)證情況。通過實(shí)際應(yīng)用，證明RFID射頻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備局部放電巡檢測(cè)試，測(cè)試頻率范圍寬，精度高，重復(fù)性好，并且易于掌握?？梢栽谠囼?yàn)班組和維操對(duì)層面進(jìn)行大范圍推廣使用。