淺析配電網(wǎng)戶外架空設(shè)備非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)

陳軍強(qiáng)　高銀平

摘要：為較大程度的提升配電網(wǎng)供電的可靠性，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，本文主要對(duì)幾種配電網(wǎng)戶外架空設(shè)備非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);戶外架空設(shè)備;非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)

1.非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

在電流電壓的作用下電氣設(shè)備會(huì)在運(yùn)行時(shí)發(fā)熱，那些存在異常的設(shè)備，缺陷部位會(huì)發(fā)生溫度變化，設(shè)備持續(xù)過(guò)熱就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)故障。另外設(shè)備設(shè)計(jì)制造缺陷、設(shè)備絕緣老化和劣化都會(huì)導(dǎo)致局部產(chǎn)生放電，進(jìn)而導(dǎo)致形成放電性缺陷。

局部放電指的是因?yàn)榻^緣結(jié)構(gòu)中電場(chǎng)不均勻分布，局部在相應(yīng)條件下產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而使絕緣介質(zhì)局部放電情況。局部放電會(huì)緩慢逐漸破壞到絕緣設(shè)備，安全隱患較大。持續(xù)放電會(huì)導(dǎo)致材料完全喪失絕緣性能或劣化，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備因絕緣擊穿而出現(xiàn)故障，甚至大范圍停電。所以需對(duì)產(chǎn)生缺陷時(shí)隨之出現(xiàn)的物理、化學(xué)特征量，及時(shí)防范缺陷。

當(dāng)前局部過(guò)熱缺陷主要選擇紅外熱成像測(cè)溫檢測(cè)技術(shù)，放電性缺陷主要適用于紫外成像、超聲波局部和超高頻局部等放電檢測(cè)技術(shù)。

2.非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)

2.1紅外熱成像測(cè)溫檢測(cè)技術(shù)

如果物體表面溫度大于絕對(duì)零度則會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生輻射，且對(duì)電磁波輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度也會(huì)隨溫度變化而變化，“紅外線”即是0.75-1μm波長(zhǎng)的電磁波。紅外熱成像測(cè)溫檢測(cè)是基于設(shè)備的熱分布，把帶電設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射能量（特定波段紅外線信號(hào)）用光電技術(shù)向檢測(cè)裝置的光敏元件反映的過(guò)程，以電信號(hào)代替紅外輻射信號(hào)，溫度數(shù)值和紅外圖像通過(guò)裝置顯示器清晰顯示出來(lái)，以此對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算，可為運(yùn)維人員診斷設(shè)備運(yùn)行情況提供依據(jù)。紅外熱成像測(cè)溫是對(duì)因電壓不均勻分布、介質(zhì)和電阻損耗引起的設(shè)備局部溫度變化進(jìn)行檢測(cè)，可對(duì)相關(guān)設(shè)備表面局部過(guò)熱情況進(jìn)行檢測(cè)成像，當(dāng)前在配電線路日常運(yùn)維巡檢中廣泛的應(yīng)用到該技術(shù)。盡管紅外熱成像測(cè)溫檢測(cè)裝置在檢測(cè)帶電線路一些缺陷（如連接不良、高阻缺陷等）時(shí)應(yīng)用效果較好，但因溫升是隨著時(shí)間逐漸變化，對(duì)于老化和劣化的設(shè)備，初期絕緣破壞時(shí)因局部放電而產(chǎn)生的微小熱量，紅外熱成像測(cè)溫檢測(cè)較難發(fā)現(xiàn)。而且需要巡檢人員手持裝置在距離桿塔較近的區(qū)域?qū)ε潆娋€路巡檢，較大的工作量也對(duì)巡檢效率造成影響。

2.2紫外成像放電檢測(cè)技術(shù)

設(shè)備局部產(chǎn)生放電或電暈放電，放電位置會(huì)有大量紫外線輻射。該檢測(cè)技術(shù)便是通過(guò)接受和處理這種紫外線信號(hào)，放電的參數(shù)量化為“光子數(shù)”，并疊加可見光的影像，最終顯示在檢測(cè)裝置屏幕上，使放電源位置和放電特征信息更加直觀。當(dāng)前常見的日盲紫外成像放電檢測(cè)，分辨率和靈敏度都較高，且具有良好的抗干擾能力，但該檢測(cè)裝置成本較高?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，增益和與放電源的距離都會(huì)影響到裝置所顯示“光子數(shù)”，需綜合放電量情況對(duì)裝置的增益不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且無(wú)法固定觀測(cè)距離。國(guó)內(nèi)外當(dāng)前主要在輸變電領(lǐng)域?qū)υ摷夹g(shù)應(yīng)用較多，且國(guó)外主要是機(jī)載紫外成像檢測(cè)，主要用來(lái)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢，卻較少用來(lái)檢測(cè)配電設(shè)備?？傊?，受配電設(shè)備帶電檢測(cè)工作量較大、裝置成本、巡檢要求較高等的制約，在配電網(wǎng)設(shè)備缺陷帶電檢測(cè)中并沒有大力推廣紫外成像檢測(cè)技術(shù)。

2.3超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)

在電氣設(shè)備應(yīng)用最早的超聲波檢測(cè)，是傳播過(guò)程中反射回來(lái)的信號(hào)，利用發(fā)射式超聲波檢測(cè)裝置發(fā)射的超聲波信號(hào)接受后對(duì)設(shè)備有無(wú)缺陷進(jìn)行分析。但檢測(cè)準(zhǔn)確率方面存在缺陷，因此也沒有廣泛應(yīng)用。當(dāng)前配電線路戶外架空經(jīng)常使用的非接觸式設(shè)備的超聲波局部放電檢測(cè)裝置只單方面接收信號(hào)，通過(guò)對(duì)存在絕緣缺陷的設(shè)備因局部放電而產(chǎn)生的2-200kHz超聲波信號(hào)采樣和分析，再轉(zhuǎn)化為分貝值、波形和可聽噪聲，巡檢人員利用耳機(jī)有無(wú)異?？陕犜肼暎M(jìn)而做出放電缺陷判斷。該檢測(cè)技術(shù)可對(duì)配電線路變壓器、開關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線污穢放電、設(shè)備破損等產(chǎn)生的放電超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。超聲波的聲束可在特定方向集中，沿著直線在介質(zhì)中傳播，根據(jù)對(duì)超聲波傳感器的指向和位置不斷變化，通過(guò)交會(huì)法對(duì)放電源位置大致做出判斷。當(dāng)前配電線路日常巡檢已經(jīng)逐步開始試用該技術(shù)裝置，但盡管該技術(shù)的應(yīng)用效果較好，儀器也便于攜帶，但未對(duì)配電網(wǎng)增長(zhǎng)較快數(shù)量較多的設(shè)備狀態(tài)提供更好的檢測(cè)服務(wù)，該技術(shù)還需要進(jìn)一步優(yōu)化。

2.4超高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)

設(shè)備缺陷產(chǎn)生局部放電不僅會(huì)產(chǎn)生紫外線和超聲波，還存在電磁波等特征量。超高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)是指根據(jù)放電時(shí)產(chǎn)生的超高頻電磁波信號(hào)通過(guò)被超高頻傳感器陣列接收，綜合傳感器陣列和放電源空間位置和電磁波達(dá)到傳感器的不同時(shí)間差計(jì)算出的電磁波相對(duì)于傳感器陣列到來(lái)方向和放電源的位置。但傳感器接收到的電磁波成分因電力設(shè)備、周圍設(shè)備金屬表面產(chǎn)生的反射波、電磁波等的影響而變得更復(fù)雜，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)精度造成影響。而且在復(fù)雜電磁環(huán)境處理信號(hào)波形、傳感器陣列優(yōu)化配置、放電激發(fā)的電磁波傳播特性等方面也對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了研究。當(dāng)前超高頻局部放電檢測(cè)在對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行放電性缺陷檢測(cè)時(shí)應(yīng)用較廣。如果對(duì)配電線路的設(shè)備進(jìn)行放電性缺陷檢測(cè)，相比變電站內(nèi)環(huán)境來(lái)說(shuō)，放電源所處的電磁環(huán)境更簡(jiǎn)單，理論上也適用于超高頻檢測(cè)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外也做過(guò)類似研究。當(dāng)前因受裝置成本、電磁波信號(hào)快速檢測(cè)和處理、檢測(cè)距離較遠(yuǎn)時(shí)會(huì)影響定位或定向結(jié)果等的制約，還未在配電網(wǎng)設(shè)備缺陷帶電檢測(cè)中應(yīng)用。

3.結(jié)語(yǔ)

總之，帶電檢測(cè)技術(shù)作為一種“智能運(yùn)檢”的重要技術(shù)，在檢測(cè)配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)和預(yù)警中的作用較大，可對(duì)設(shè)備故障起到有效的預(yù)防作用，故障停電時(shí)間也大大縮短。尤其是對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行檢測(cè)的非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，更為配電網(wǎng)穩(wěn)定可靠供電奠定了基礎(chǔ)。

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