輸變電設(shè)備帶電檢測技術(shù)研究

許錳　蔡鵬程

摘 要：在探討輸電設(shè)備帶電檢測研究的背景和意義的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對基于電測法的局放帶電檢測技術(shù)進(jìn)行了研究，包括高頻帶電檢測技術(shù)、暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)、超高頻局放檢測技術(shù)，并對基于聲檢法的超聲波局放檢測技術(shù)進(jìn)行了介紹，對超聲波局放檢測技術(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了描述。

關(guān)鍵詞：輸變電設(shè)備；帶電檢測；高頻帶電檢測技術(shù)；超高頻局放檢測技術(shù)

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.153

1 研究背景

帶電檢測是指利用便攜式檢測設(shè)備在電路接通的狀態(tài)下檢測帶電設(shè)備，尋找運(yùn)行工況不佳或存在一定安全隱患的設(shè)備，其目的是為了及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而保障設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。帶電檢測的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確，相比于在線檢測，具有造價(jià)低廉、方便、快捷的優(yōu)勢，在我國的電力系統(tǒng)中有很大的發(fā)展空間。通過推廣帶電檢測技術(shù)，能及時(shí)排查電力系統(tǒng)及其設(shè)備的潛在危害，根據(jù)檢測結(jié)果可制訂合理、有效的預(yù)防和控制措施，從而提高電力設(shè)備的安全性，達(dá)到節(jié)約資源、降低事故發(fā)生概率的目標(biāo)，從而保證電力設(shè)備的運(yùn)行具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2 基于電測法的局放帶電檢測技術(shù)

2.1 高頻帶電檢測技術(shù)

高頻帶電檢測在電纜電氣設(shè)備方面的應(yīng)用較為廣泛，可根據(jù)實(shí)際情況對變壓器等設(shè)備進(jìn)行高頻檢測。該技術(shù)的原理為：在設(shè)備內(nèi)部放電時(shí)，會(huì)有電流經(jīng)過外層進(jìn)入大地，電流通過在此部位設(shè)置的電流感應(yīng)器后，工作人員可據(jù)檢測結(jié)果分析現(xiàn)場的高頻分量，從而判斷電力設(shè)備是否存在絕緣故障。該方法在實(shí)施過程中會(huì)受到大量的干擾，因此，必須處理檢測數(shù)據(jù)后，才能分解出電纜的高頻放電局部脈沖。便攜式檢測儀一般由信號采集單元、高頻CT、同步線圈和專家診斷系統(tǒng)組成。其中，專家診斷系統(tǒng)通過模糊邏輯判斷放電類型等特征。

2.2 暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)

從本質(zhì)上講，電與磁沒有根本性的區(qū)別。根據(jù)麥克斯韋理論，局部放電產(chǎn)生的電場會(huì)形成磁場，且新產(chǎn)生的磁場也會(huì)形成電場。電與磁的不斷相互轉(zhuǎn)換會(huì)形成電磁波，并向遠(yuǎn)方傳播，其經(jīng)過金屬物向外傳播的過程中會(huì)形成電壓，即暫態(tài)電壓。暫態(tài)地電壓檢測是利用檢測儀器在開關(guān)柜的兩端進(jìn)行水平方向定位，其定位點(diǎn)特征為兩個(gè)傳感器同時(shí)觸發(fā)；利用檢測儀器在開關(guān)柜上、下方進(jìn)行豎直方向定位，其定位點(diǎn)特征為兩個(gè)傳感器同時(shí)觸發(fā)。通過兩次坐標(biāo)定位，可準(zhǔn)確判斷放電點(diǎn)的位置。

在檢測過程中需要注意傳感器的出發(fā)穩(wěn)定性。當(dāng)兩個(gè)傳感器出發(fā)不穩(wěn)定時(shí)，往往是由于兩個(gè)傳感器信號的抵達(dá)時(shí)間間距過短。在操作過程中，可通過移動(dòng)其中一個(gè)傳感器，達(dá)到延長兩個(gè)傳感器接收信號的時(shí)間的目的。這樣定位設(shè)備后，可迅速判斷傳感器的觸發(fā)順序。此外，在多點(diǎn)放電的情況下，兩個(gè)傳感器的通道指示燈會(huì)同時(shí)開啟，將傳感器移開多點(diǎn)放電的區(qū)域后，可根據(jù)傳感器一定過程中的信號響應(yīng)順序判斷此區(qū)域放電點(diǎn)的分布范圍。

2.3 超高頻局放檢測技術(shù)

局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖電流，且以電磁波的形式向外傳播。采用超高頻局部放電檢測技術(shù)可檢測局部放電擊穿過程中產(chǎn)生的高頻電磁波，從而確定放電位置。高頻電磁波的傳遞會(huì)受到管體形狀、連接形式等的影響，比如在直線形狀的管體中傳播距離較遠(yuǎn)。

當(dāng)內(nèi)部的超高頻信號傳至盆式絕緣子處時(shí)，部分信號通過絕緣縫隙輻射到設(shè)備外部，在縫隙處產(chǎn)生二次輻射，且縫隙寬度不會(huì)對輔射強(qiáng)度產(chǎn)生決定性的影響。因此，在外部的盆式絕緣子處放置超高頻傳感器的天線，可檢測內(nèi)部局部放電的超高頻信號，從而判斷內(nèi)部的局放情況。但對于外部包有絕緣層的盆式絕緣子，超高頻電磁波無法通過，如果被檢測的氣室未安裝內(nèi)置傳感器，則無法釆用超高頻測試方法測試局部放電信號。

3 基于聲檢法的超聲波局放檢測技術(shù)

超聲波與一般的聲波沒有本質(zhì)的區(qū)別，都是通過物體振動(dòng)帶動(dòng)周圍介質(zhì)振動(dòng)，并以波的形式向外傳播的，唯一的不同點(diǎn)為超聲波的頻率與人類能區(qū)分的聲音振動(dòng)頻率區(qū)域有一定的差距，且超聲波的波長很短，在一定距離內(nèi)直線傳播的方向性很好，易于檢測，不易受到背景聲音的干擾。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部因?qū)щ婎w粒、電暈、局部放電而發(fā)生故障時(shí)，這些導(dǎo)電顆粒會(huì)因受到電場、重力場的力學(xué)作用而振動(dòng)，與設(shè)備外殼發(fā)生碰撞，并將這些能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械波傳播。產(chǎn)生電暈或局部放電時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)和超聲波，這些聲音信號都會(huì)在殼體間傳播。根據(jù)這些基礎(chǔ)原理，在待檢測帶電設(shè)備的金屬外殼時(shí)放置超聲波傳感器，接收并分析殼體內(nèi)部的超聲波信號，從而達(dá)到對帶電體進(jìn)行帶電檢測的目的。

在連續(xù)檢測模式下，有效值峰值與背景有所不同，可據(jù)此判斷設(shè)備內(nèi)部是否有缺陷：①移動(dòng)傳感器，測試此氣室不同的部位，找到信號最強(qiáng)的點(diǎn)，即故障點(diǎn)。②在連續(xù)檢測模式下，有效值與相鄰氣室相比，U≤5 mV時(shí)可不處理。③在脈沖模式下，有效值與相鄰氣室相比，U為5～10 mV時(shí)應(yīng)進(jìn)行敲擊處理，如果此值無較大的變化，且50 Hz與100 Hz的相關(guān)性較弱時(shí)（<0.5）可不處理；如果此值無較大的變化，但50 Hz與100 Hz的相關(guān)性較強(qiáng)（>0.5）時(shí)，應(yīng)根據(jù)流程判斷是否存在缺陷，并相應(yīng)縮短檢測周期，通知運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)視。④在脈沖模式下，有效值與相鄰氣室相比，U>50 mV且敲擊處理后此值無較大變化時(shí)，則應(yīng)盡快停電處理。

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〔編輯：張思楠〕