10kV配網(wǎng)架空線路檢測(cè)方法分析

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山麻栗坡供電局 王興兵 王興洪 鄒 燃 劉緒東 儂文超 梁蘇靜 劉意雙

云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司 李建發(fā)

供電可靠性是電網(wǎng)的重要指標(biāo)，10kV配網(wǎng)能否可靠供電直接影響到電網(wǎng)供電可靠性。云南電網(wǎng)10kV配網(wǎng)線路主要以架空線路為主、受環(huán)境影響較大，特別是在高海拔丘陵地帶，因環(huán)境較為惡劣導(dǎo)致不明原因跳閘頻發(fā)。目前架空線路檢測(cè)一般采用望遠(yuǎn)鏡檢查，手段單一、缺陷檢出率很低，無(wú)法有效提高線路供電可靠性。本文分析了紅外技術(shù)、超聲波局放技術(shù)在10kV配網(wǎng)架空線路檢測(cè)中的可行性，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證其能有效檢出變壓器、避雷器、絕緣子等存在的隱蔽缺陷。

1 架空線路檢測(cè)方法分析

10kV配網(wǎng)架空線路主要設(shè)備包括變壓器、斷路器、避雷器、絕緣子和導(dǎo)線等，這些設(shè)備產(chǎn)生缺陷時(shí)都會(huì)伴有發(fā)熱、發(fā)光或放電現(xiàn)象，故對(duì)其進(jìn)行紅外檢測(cè)、局放檢測(cè)能有效檢測(cè)出缺陷。

1.1 紅外檢測(cè)

1.1.1 檢測(cè)原理

當(dāng)設(shè)備發(fā)生發(fā)熱時(shí)會(huì)輻射出電磁波，隨著溫度的變化電磁波的強(qiáng)度和波長(zhǎng)特性也會(huì)隨之改變。當(dāng)設(shè)備存在異常發(fā)熱時(shí)，設(shè)備輻射出的電磁波也會(huì)發(fā)生變化，電氣設(shè)備紅外檢測(cè)就是根據(jù)這種特性，利用紅外熱像儀，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)其電磁波的變化，在通過(guò)軟件處理分析后顯示其溫度變化情況，確定缺陷位置，檢測(cè)原理如下：被測(cè)設(shè)備-光學(xué)系統(tǒng)-紅外探測(cè)器-電子處理系統(tǒng)-屏幕顯示。

1.1.2 設(shè)備發(fā)熱機(jī)理

高壓電氣設(shè)備引起發(fā)熱故障主要有以下5類[1]：

接觸不良故障。導(dǎo)體自身或?qū)w與導(dǎo)體連接部位都會(huì)有電阻，在電壓作用下會(huì)有電流產(chǎn)生，由焦耳定律可知，必定會(huì)產(chǎn)生熱損耗溫度會(huì)升高，計(jì)算公式為P=KfI2R，式中：P為發(fā)熱功率，kf為損耗系數(shù)；I為電流，R為電阻值。由此可知，發(fā)熱功率與通過(guò)的電流和電阻成正比，當(dāng)電流增大或電阻增大時(shí)熱量也隨著增大。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)回路的電流與其負(fù)載有關(guān)，整個(gè)回路電流大小一致，但故當(dāng)電氣設(shè)備自身或連接處電阻增大時(shí)，電阻增大位置溫度必然會(huì)升高[2]。

絕緣性能降低故障。高壓電氣設(shè)備采用固體或液體（絕緣油等）等作為絕緣材料時(shí)，絕緣材料在電場(chǎng)作用下會(huì)在其內(nèi)部引起能量損耗，通常稱為介質(zhì)損耗。當(dāng)絕緣材料受損發(fā)生變化時(shí)其絕緣性能下降，介質(zhì)損耗增大，導(dǎo)致其發(fā)熱功率增加，設(shè)備溫度也會(huì)隨之升高；環(huán)流增大故障。當(dāng)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、鐵芯材質(zhì)不良、鐵芯片間絕緣受損，出現(xiàn)局部或多點(diǎn)短路，在短路處產(chǎn)生短環(huán)流增大，也會(huì)導(dǎo)致該部位溫度升高。

阻性電流增大。氧化鋅避雷器和磁絕緣子等電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，因自身電位差原因，內(nèi)部都會(huì)有泄露電流，泄露電流主要有阻性電流和容性電流組成，一般情況下阻性電流占比較小，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生受潮等故障時(shí)，其阻性電流會(huì)變大，其熱功率也會(huì)變大，故也會(huì)引起溫度升高；其他故障。對(duì)于油浸式電氣設(shè)備，當(dāng)發(fā)生滲漏缺油時(shí)，因油和空氣等其他介質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，其溫度場(chǎng)分布也存在不同。電氣設(shè)備冷卻裝置發(fā)生故障或散熱受影響時(shí)溫度也會(huì)升高。

1.2 超聲波局放檢測(cè)

超聲波是指振動(dòng)頻率大于20kHz的聲波。電力設(shè)備毛刺、尖端或表面有污穢時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部放電，此時(shí)不僅會(huì)有光信號(hào)、特高頻信號(hào)的產(chǎn)生，還會(huì)伴隨有超聲波信號(hào)[3]。對(duì)于電氣設(shè)備外部放電，超聲波信號(hào)可通過(guò)空氣進(jìn)行傳輸，故對(duì)于配網(wǎng)架空線路可通過(guò)超聲波局放檢測(cè)儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸局部放電檢測(cè)。

由于超聲波頻率高、波長(zhǎng)短，因此它的方向性較強(qiáng)，與電測(cè)法相比聲測(cè)法在復(fù)雜設(shè)備放電源定位方面有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。利用超聲波及線路放電時(shí)的這些特點(diǎn)，超聲波帶電檢測(cè)通過(guò)采用高精度超聲波傳感器來(lái)采集線路中放電時(shí)的異常超聲波信號(hào)，轉(zhuǎn)化成可聽(tīng)聲音、波形和分貝值，直觀的反映被檢測(cè)設(shè)備的絕緣狀態(tài)，然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)及故障診斷軟件來(lái)分析線路絕緣劣化程度，為下一步檢修工作提供依據(jù)。配電線路非接觸式超聲波檢測(cè)工作原理如下：聲音傳感器-前置放大器-濾波系統(tǒng)-增益裝置-外差電路-外顯系統(tǒng)。

2 檢測(cè)實(shí)例分析

對(duì)某條跳閘頻發(fā)的10kV架空線路開展紅外及超聲波局放檢測(cè)，檢測(cè)出異常點(diǎn)24處，相比人工常規(guī)手段巡視缺陷檢出率大大提高。

2.1 紅外檢測(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)驗(yàn)證，紅外檢測(cè)可明顯直觀發(fā)現(xiàn)絕緣子、配電變壓器及避雷器等電氣設(shè)備溫度異常缺陷。

線路絕緣子發(fā)熱。從檢測(cè)結(jié)果分析該線路三相懸式絕緣子存在明顯溫差，A相溫度為23.8℃、B相溫度為23.8℃、C相溫度為33.8℃，C相與A、B相相比溫度高10K，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 664《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，初步判定該絕緣子存在低值缺陷。建議在停電條件下對(duì)C相靠小號(hào)側(cè)懸式絕緣子進(jìn)行更換處理。

配電變壓器低壓樁頭發(fā)熱。從檢測(cè)結(jié)果分析該配電變壓器低壓樁頭嚴(yán)重發(fā)熱，A相溫度38.0℃、C相溫度為46.8℃、N相溫度為94.1℃，A相與N相溫差為56.1K，C相與N相溫差為47.3K，實(shí)測(cè)溫度＞90℃且相間溫差＞30K。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查該變壓器N相低壓樁頭螺母與線夾壓實(shí)不緊、接觸不良，銹蝕嚴(yán)重。建議在停電條件下對(duì)N相低壓樁頭線夾進(jìn)行更換，連接螺栓使用鍍鋅螺栓或不銹鋼螺栓；避雷器發(fā)熱。從檢測(cè)結(jié)果分析該組避雷器C相溫度異常。A相溫度為34.3℃、B相溫度為34.3℃、C相溫度為38.4℃，A相與C相相比溫差為4.1K，C相與B相相比溫差為4.2K，相間溫差≥1K，據(jù)缺陷劃分標(biāo)準(zhǔn)判定為緊急缺陷。

2.2 超聲波局放檢測(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)驗(yàn)證，超聲波局放檢測(cè)可明顯直觀發(fā)現(xiàn)絕緣導(dǎo)線放電、設(shè)備接觸不良放電等缺陷：緣導(dǎo)線放電。從檢測(cè)結(jié)果分析A相絕緣導(dǎo)線破損對(duì)綁扎線有嚴(yán)重放電，最大幅值41dB，建議在停電條件下對(duì)該絕緣子及絕緣跳線進(jìn)行更換處理；高壓熔斷器放電。檢查C相高壓熔斷器表面存在放電黑點(diǎn)，有嚴(yán)重放電。該高壓熔斷器投運(yùn)年限長(zhǎng)、老化、銹蝕嚴(yán)重，建議將C相高壓熔斷器進(jìn)行更換處理。

綜上，紅外檢測(cè)、超聲波局放檢測(cè)能夠遠(yuǎn)距離、非接觸、直觀、實(shí)時(shí)、快速的獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，有效檢出10kV配網(wǎng)架空線路隱蔽缺陷，可指導(dǎo)檢修計(jì)劃更具有針對(duì)性，降低了檢修強(qiáng)度和成本，提高了檢修效率，使檢修工作更加科學(xué)化。