局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)在變電站檢測(cè)中的應(yīng)用

李娜

（河南天通電力有限公司，河南 平頂山 467000）

局部放電作為一種脈沖放電，會(huì)在變電站設(shè)備內(nèi)部和周圍空間產(chǎn)生一系列的光、聲音、設(shè)備和機(jī)械的振動(dòng)等物理現(xiàn)象和化學(xué)變化。這些伴隨局部放電而產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)變化可以為監(jiān)測(cè)電力設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)提供檢測(cè)信號(hào)。目前局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的停電檢測(cè)方法在變電站設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

一、產(chǎn)生背景

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，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(lái)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(yàn)規(guī)程滯后于裝備水平的進(jìn)步。電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)是采用便攜式檢測(cè)儀器，對(duì)運(yùn)行中設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系列技術(shù)的統(tǒng)稱。帶電檢測(cè)技術(shù)突出特點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)部分輸、變、配電設(shè)備在運(yùn)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(yùn)行后沒(méi)有測(cè)試手段的難題，有利于提高設(shè)備的可靠。如果把超聲傳感器緊貼在GIS金屬殼體的外部，就可接收到局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。如果缺陷為金屬顆粒，則當(dāng)電場(chǎng)的庫(kù)侖力超過(guò)顆粒的重力時(shí)，顆粒就開始上下跳動(dòng)，從而碰撞金屬外殼。每碰撞一次，將發(fā)射一寬帶瞬時(shí)超聲脈沖，并在殼體內(nèi)來(lái)回傳播。來(lái)自這種顆粒的聲音信號(hào)是顆粒端部的局部放電和顆粒碰撞殼體的混合信號(hào)，超聲傳感器同樣也可以進(jìn)行檢測(cè)。來(lái)自不同類型、不同位置和不同大小的缺陷的聲信號(hào)具有各自的特點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)可以對(duì)缺陷類型進(jìn)行識(shí)別，甚至進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估。但其缺點(diǎn)是：聲信號(hào)的幅值隨傳感器遠(yuǎn)離故障點(diǎn)而快速衰減，只有當(dāng)傳感器位于故障點(diǎn)附近時(shí)才能獲得最大靈敏度。因此，為了尋找缺陷就需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，但正是該缺點(diǎn)使得聲測(cè)法具有故障定位的能力。

二、局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)在變電站檢測(cè)中的應(yīng)用

（一）局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的干擾因素。局部放電由于本身設(shè)備的高靈敏性，非常容易受到外部干擾影響。在實(shí)際運(yùn)用中，除了保證檢測(cè)儀器本身的可靠性、靈敏性和準(zhǔn)確性外，檢測(cè)時(shí)需要避開一些干擾因素。當(dāng)使用暫態(tài)對(duì)地電壓法檢測(cè)時(shí)，會(huì)受變電站里的背景電氣噪音的影響。這些噪音源包括：通過(guò)電力電子開關(guān)變流的直流電源、室外開關(guān)站的電暈放電、高頻通信系統(tǒng)（如手機(jī)）。將局部放電儀放置在變電站金屬大門（不出現(xiàn)局放活動(dòng)的制品）的表面，通過(guò)TEV 法檢測(cè)到0～28dB不等的數(shù)值，這與之前在開關(guān)柜上的檢測(cè)數(shù)值相近，判斷應(yīng)該是受到干擾因素的影響。超聲波檢測(cè)傳感器在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)容易收到噪音和機(jī)械振動(dòng)的干擾，若外部存在較大的噪音，UT 傳感器無(wú)法發(fā)揮檢測(cè)效果，將會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。其中變電站可能的噪音源包括：室內(nèi)空調(diào)聲音過(guò)大、風(fēng)機(jī)抽風(fēng)聲音過(guò)響等。為了不影響檢測(cè)數(shù)值，需要在檢測(cè)前提前排除機(jī)械振動(dòng)干擾。

（二）暫態(tài)對(duì)地電壓檢測(cè)法。暫態(tài)對(duì)地電壓檢測(cè)法主要用于檢測(cè)開關(guān)柜內(nèi)部局部放電狀況。當(dāng)開關(guān)柜發(fā)生局部放電時(shí)，電磁波信號(hào)通過(guò)金屬柜體上的不連續(xù)部位泄漏到外部空間，并且能夠在金屬柜體的表面感應(yīng)到電壓信號(hào)，檢測(cè)到的電壓信號(hào)被稱為暫態(tài)對(duì)地電壓。通常來(lái)說(shuō)，檢測(cè)時(shí)將局放儀的TE V 傳感器附著在電氣設(shè)備金屬柜體，靠近縫隙、觀察窗、排氣口處，便可自動(dòng)顯示出檢測(cè)結(jié)果。這種方法操作簡(jiǎn)便，易于快速分析判斷，非常適用于大規(guī)模電氣設(shè)備的普測(cè)工作中。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)規(guī)范，檢測(cè)結(jié)果＞20dB診斷為異常，需要進(jìn)行處理。

（三）超聲波檢測(cè)法。超聲波檢測(cè)法主要用于檢測(cè)空氣中放電狀況。當(dāng)開關(guān)柜發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)等物理現(xiàn)象，并且會(huì)以聲波的形式傳播。檢測(cè)時(shí)，利用UT傳感器，采集超聲波信號(hào)，再將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并顯示檢測(cè)結(jié)果。一般檢測(cè)時(shí)將傳感器放在電氣設(shè)備外殼的縫隙、通風(fēng)口上方，當(dāng)與局放源形成直線時(shí)，能夠檢測(cè)到局放數(shù)值。該方法不受各種外部電氣干擾影響，并能夠?qū)收暇珳?zhǔn)定位。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)規(guī)范，數(shù)值＞8dB 且≤15dB診斷為異常，數(shù)值＞15dB診斷為缺陷。

（四）與其他狀態(tài)檢測(cè)方法對(duì)比。使用較多的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)為紅外熱成像技術(shù)、鐵芯接地電流技術(shù)。紅外成像技術(shù)通過(guò)故障引起的紅外輻射熱量，檢測(cè)和判斷變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而使變電站技術(shù)人員能夠按時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行情況。鐵芯接地電流技術(shù)利用高精度鉗形表，用于電纜及變壓器接地扁鋼的漏電測(cè)量。對(duì)比局放檢測(cè)，紅外成像和鐵芯接地電流技術(shù)在變壓器等裸露的設(shè)備的檢測(cè)中運(yùn)用較為普遍，但對(duì)于如開關(guān)柜等封閉的設(shè)備，二者普遍受到不同程度的限制，相比之下局放能夠很好地運(yùn)用在開關(guān)柜等封閉的設(shè)備中。

三、案例分析

某站110kV GIS 設(shè)備自運(yùn)行以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行情況良好，未出現(xiàn)較大的異常情況。2月2日和3 月16 日對(duì)110kV GIS 設(shè)備進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作，未發(fā)現(xiàn)異常情況。但9月17日狀態(tài)監(jiān)測(cè)人員對(duì)該站進(jìn)行的特巡工作中，使用超高頻局放檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)134GIS 間隔存在異常信號(hào)，經(jīng)分析該異常信號(hào)應(yīng)該是在3月16日～9月17日期間內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)的信號(hào)，隨后有關(guān)技術(shù)人員開展了一系列跟蹤監(jiān)測(cè)、缺陷定位及分析工作。根據(jù)頻譜儀測(cè)試，在9月17 日時(shí)域異常信號(hào)為600MHz以上，9月29日時(shí)域410MHz 時(shí)有明顯的信號(hào)；結(jié)合超高頻信號(hào)與頻譜信號(hào)的變化特征，在現(xiàn)場(chǎng)采取了排除外界干擾、與同類設(shè)備比較等措施，通過(guò)連續(xù)的監(jiān)測(cè)及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)分析認(rèn)為在134-4隔離開關(guān)內(nèi)部存在局部放電缺陷，決定解體檢查。

綜上所述，目前局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為變電站設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的主要技術(shù)手段，通過(guò)不同的局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)ψ冸娫O(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的反映，從而有效的避免變電事故的發(fā)生。