綜合應(yīng)用多種帶電檢測手段確診設(shè)備局部放電缺陷

趙俊楷

【摘 要】局部放電是一種電氣放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的最主要原因是絕緣介質(zhì)外施電壓高到一定程度時產(chǎn)生電離的電氣放電，歸根結(jié)底是由于變電設(shè)備絕緣內(nèi)部的一些氣泡、空隙、雜質(zhì)和污穢等缺陷造成的。如若長期存在局部放電，極易出現(xiàn)絕緣擊穿和沿面閃絡(luò)的問題，這是對變電設(shè)備的致命打擊。因此，探討綜合應(yīng)用多種帶電檢測手段確診設(shè)備局部放電缺陷，定期不定期對之進(jìn)行放電檢測，以保障其設(shè)備的正常運行就顯得尤為重要和緊迫了。本文主要分析了設(shè)備局部放電的帶電檢測技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】帶電檢測；多種；局部放電；策略

從電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程上說，“帶電檢測技術(shù)”取代傳統(tǒng)的“停電檢測技術(shù)”是一個巨大的進(jìn)步，它的應(yīng)用不僅能夠全面、迅速的反映出電網(wǎng)中變電設(shè)備的運行狀態(tài)，還能夠第一時間實現(xiàn)問題解決，從而保障電力供應(yīng)的安全和穩(wěn)定。目前，電力系統(tǒng)針對局部放電進(jìn)行的帶電檢測技術(shù)主要包括地電波檢測技術(shù)、超高頻檢測技術(shù)、超聲波檢測技術(shù)和紅外檢測技術(shù)等，綜合應(yīng)用多種帶電檢測手段確診設(shè)備局部放電缺陷，能夠及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行故障，避免事故的產(chǎn)生。

1帶電檢測技術(shù)產(chǎn)生背景

很長一段時間以來，變電站設(shè)備檢修都是應(yīng)用定期檢修和故障檢修相結(jié)合的方式，但是隨著科技的進(jìn)步和電網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修方法已經(jīng)很難滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求。近年來設(shè)備技術(shù)水平和制造質(zhì)量大幅提升，免維護(hù)、少維護(hù)設(shè)備大量應(yīng)用，早期制定的設(shè)備檢修、試驗規(guī)程滯后于裝備水平的進(jìn)步。電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)是采用便攜式檢測儀器，對運行中設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行現(xiàn)場檢測系列技術(shù)的統(tǒng)稱。帶電檢測技術(shù)突出特點在于可以實現(xiàn)部分輸、變、配電設(shè)備在運行條件下的狀態(tài)診斷、缺陷部位的精確定位、缺陷程度的定量分析，解決了部分設(shè)備運行后沒有測試手段的難題，有利于提高設(shè)備的可靠。

2局部放電概述

變電設(shè)備承載著高負(fù)荷的電力轉(zhuǎn)送，其設(shè)備絕緣在電力轉(zhuǎn)送過程中不僅受到電、熱的直接影響，還會因使用時間不良環(huán)境等多種因素導(dǎo)致性能逐漸弱化，甚至是出現(xiàn)缺陷，一旦發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致變電站無法正常工作。通過絕緣檢測和診斷技術(shù)能夠更早的發(fā)現(xiàn)其中的故障。

局部放電是一種電氣放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的最主要原因是絕緣介質(zhì)外施電壓高到一定程度時產(chǎn)生電離的電氣放電，歸根結(jié)底是由于變電設(shè)備絕緣內(nèi)部的一些氣泡、空隙、雜質(zhì)和污穢等缺陷造成的。變電設(shè)備絕緣中常常容易出現(xiàn)局部放電，這種局部放電分散發(fā)生在相當(dāng)小的局部空間內(nèi)，一般不會導(dǎo)致絕緣穿透性擊穿問題的出現(xiàn)，但是時間久了則易造成電介質(zhì)的局部損壞，這樣就會因局部小問題帶來整個變電設(shè)備的運行問題。如果長期存在局部放電，極易出現(xiàn)絕緣擊穿和沿面閃絡(luò)的問題，這是對變電設(shè)備的致命打擊。所以為了變電設(shè)備的正常運行，必須定期不定期地對電力設(shè)備進(jìn)行局部放電試驗，全面檢測設(shè)備的絕緣狀況，這樣不僅能確定絕緣故障的原因及其受損程度，而且能發(fā)現(xiàn)制造與安裝方面存在的問題。

3變電設(shè)備局部放電帶電檢測主要技術(shù)及優(yōu)缺點

根據(jù)我國《電力設(shè)備交接和預(yù)防性實驗規(guī)程》的相關(guān)要求，電力設(shè)備尤其是組合電器在出廠之前必須做局部放電測試，由于這一階段的電氣設(shè)備及系統(tǒng)尚未大規(guī)模投入使用過，往往采取脈沖電流檢測技術(shù)，而這是一種停電檢測局部放電的方式，在以往變電設(shè)備局部放電檢測中也主要使用，但停電檢測的弊端很明顯，同時脈沖電流檢測技術(shù)受到的干擾很多，無法達(dá)到數(shù)據(jù)精確性要求。所以，帶電檢測技術(shù)是一個重要應(yīng)用趨勢，常見的檢測方法主要有以下幾種。

3.1地電波檢測技術(shù)

根據(jù)電力物理特性，變電設(shè)備系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣層局部放電時就會產(chǎn)生電磁波，并且在無線電頻率范圍之內(nèi)。其中，一部分電磁波會沿著間隙傳播，再遇到開關(guān)柜的接地金屬部分（如外殼），就會迅速形成大小不等的瞬態(tài)接地電壓。由于這種瞬態(tài)接地電壓具有隨機(jī)特點，從產(chǎn)生到消失的時間并不穩(wěn)定，所以必須在帶電狀態(tài)下進(jìn)行檢測局部放電情況。

結(jié)合我國電力設(shè)備檢測的相關(guān)要求，瞬態(tài)接地電壓的檢測周期、檢測范圍也不一而同，如新設(shè)備投入使用之后，需要在一周之內(nèi)進(jìn)行瞬態(tài)接地電壓檢測，設(shè)備穩(wěn)定運行之后一般在一年或半年內(nèi)進(jìn)行相關(guān)檢測，故障頻發(fā)的情況下可不定期進(jìn)行集中監(jiān)測，并擴(kuò)大到同一站的每一臺開關(guān)柜。很顯然，這種檢測技術(shù)對人為管理的要求很高。

3.2超高頻檢測技術(shù)

超高頻檢測技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，在不停電狀態(tài)下進(jìn)行檢測作業(yè)，可以實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測的需求，如圖1所示，為超高頻檢測技術(shù)使用的系統(tǒng)架構(gòu)；其工作原理是，變電設(shè)備局部放電現(xiàn)象所產(chǎn)生脈沖電流，當(dāng)電流脈沖的上升時間、維持時間達(dá)到ns級別，則可以檢測到0.3-3GHz的高頻電磁波，并以此為依據(jù)來分析信號頻率、幅值進(jìn)一步判斷局部放電情況。很顯然，在滿足連續(xù)監(jiān)測的同時，超高頻檢測技術(shù)存在的外界干擾并不強(qiáng)，因此可以實現(xiàn)對背景噪聲的有效規(guī)避，從而提升靈敏度；但是，超高頻檢測技術(shù)也存在很明顯的缺點，這就是檢測靈敏度達(dá)到pC級別之后，雖然可以確定故障是否存在，但無法確定故障準(zhǔn)確的位置，并且這一技術(shù)的應(yīng)用過程中，國內(nèi)外存在明顯的標(biāo)準(zhǔn)定性、定量差異。

3.3超聲波檢測技術(shù)

變電設(shè)備局部放電聲波包括橫波、縱波兩種類型，以此為依據(jù)判斷，橫波需要通過固體介質(zhì)傳播，縱波可通過氣體傳播延續(xù)到設(shè)備外殼表面（如絕緣子傳到外殼），利用超聲波檢測設(shè)備在變電設(shè)備外殼接受聲波信號，就可以檢測到局部放電的情況。

超聲波檢測技術(shù)的優(yōu)勢在于不會受到電氣設(shè)備方面的干擾，究其原因，是因為檢測設(shè)備與變電設(shè)備之間并不構(gòu)成電氣回路，同時可利用超聲波信號幅值變化、位置變化來實現(xiàn)缺陷定位。超聲波檢測技術(shù)所用到的設(shè)備簡單，操作容易，成本較低，目前在我國已經(jīng)具有很成熟的應(yīng)用模式。相對應(yīng)的，缺點是聲音信號中的高頻部分會快速衰減，不同介質(zhì)中的變化也很大，如空氣中的傳播速率是140m/秒，這對于檢測需求而言并不明顯。同時，不同的材料接觸中會產(chǎn)生反射現(xiàn)象，所以測得信號難免存在失真問題，加上超聲波傳感器本身所能接受的信號范圍就有限，甚至無法區(qū)分放電信號和干擾信號。

3.4紅外檢測技術(shù)

基于安全運轉(zhuǎn)保護(hù)機(jī)制，常規(guī)的變電設(shè)備溫度是無法直接測得，主要采取局部放電產(chǎn)生的熱量變化進(jìn)行分析，即局部放電產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到設(shè)備外殼，但由于變電設(shè)備的內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，熱量傳導(dǎo)的機(jī)制也較為復(fù)雜，所以紅外檢測技術(shù)的靈敏度并不高，準(zhǔn)確性也有待人工參與分析；紅外檢測配合氣體分析的方法，可以在一定程度上提高檢測靈敏度，正常運轉(zhuǎn)情況下六氟化硫氣體的生成過程很慢，一旦出現(xiàn)局部放電，氣體濃度會迅速上升。

4結(jié)語

綜上所述，針對不同的設(shè)備局部放電缺陷問題，可以選擇和使用多種帶電檢測技術(shù)進(jìn)行檢驗，通過發(fā)揮各種先進(jìn)的智能傳感器的作用，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異?，F(xiàn)象，并診斷出局部放電部位和類型。通過綜合運用不同帶電檢測技術(shù)，不僅可以提高檢測結(jié)果的可靠性，還能夠為確診后的設(shè)備檢修提供更加詳細(xì)的參考信息，從而節(jié)省停電檢修時間，保證電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

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（作者單位：國網(wǎng)晉中供電公司）