電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)應(yīng)用探討

張靜宇

五凌電力有限公司 湖南 長沙 410000

近幾年來，我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其電力設(shè)備數(shù)量也出現(xiàn)了明顯的增長態(tài)勢，這也在一定程度上加重了系統(tǒng)運(yùn)行壓力，也為設(shè)備系統(tǒng)檢修工作帶來了一定的困難。而帶電檢測技術(shù)作為當(dāng)前相對常用的檢測手段，能夠幫助運(yùn)檢人員實時掌握設(shè)備運(yùn)行的各方面參數(shù)信息，在發(fā)生設(shè)備故障問題時，能夠及時對缺陷部位進(jìn)行定位，以保障整體運(yùn)行效果[1]。

1 帶電檢測技術(shù)概述

1.1 定義

帶電檢測技術(shù)指的是在設(shè)備運(yùn)行時，對電氣設(shè)備的狀態(tài)、性能和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行全面或局部的檢測，及時獲取設(shè)備的實際運(yùn)行狀態(tài)，以保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的技術(shù)手段。該技術(shù)主要應(yīng)用了傳感技術(shù)和微電子技術(shù)，對運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測，獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種物理量數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析處理，預(yù)測運(yùn)行狀況，根據(jù)實時數(shù)據(jù)得出檢測報告，以此來及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中存在的故障隱患，及時進(jìn)行檢修[2]。

1.2 重要性

帶電檢測技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的隱患和故障。在設(shè)備運(yùn)行過程中，一些潛在的故障和隱患可能不會立即顯現(xiàn)出來，但隨著時間的推移可能會對設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。通過帶電檢測技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)這些潛在的故障和隱患，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行維修和處理，避免設(shè)備出現(xiàn)重大故障或事故。

在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果需要進(jìn)行停電檢測或維修，將會對企業(yè)的生產(chǎn)和生活造成一定的影響和損失。因此可以利用帶電檢測技術(shù)，在設(shè)備能夠維持正常運(yùn)行的情況下，開展檢測和維修等工作環(huán)節(jié)，避免因停電或故障導(dǎo)致的損失。

帶電檢測技術(shù)的合理應(yīng)用在一定程度上也能夠提高設(shè)備的可靠性和使用壽命[3]。通常來說，電力設(shè)備在運(yùn)行過程中難免會出現(xiàn)潛在的故障隱患，很難及時被發(fā)現(xiàn)，但隨著時間的推移可能會對設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。而利用帶電檢測技術(shù)，則可以及時發(fā)現(xiàn)這些潛在的故障和隱患，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行維修和處理，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。

2 電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)內(nèi)容

2.1 高頻局部放電檢測

高頻局部放電檢測技術(shù)的檢測范圍通常為3-30MHz，用于電力設(shè)備局部放電缺點的檢測與定位，該技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，尤其是在電力電纜及其附件、變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等電力設(shè)備中極為常用，利用電感式耦合式傳感器或者電容式耦合式傳感器，將高頻脈沖電流信號進(jìn)行耦合處理，也可以通過特殊設(shè)計的探針來進(jìn)行信號處理。該技術(shù)的原理就在于，當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時，會伴隨著高頻電磁波的產(chǎn)生和傳播。通過在外部設(shè)置高頻電流傳感器或高頻電磁感應(yīng)器，可以捕捉到這些高頻信號并進(jìn)行分析，從而判斷電力設(shè)備內(nèi)部的局部放電情況。

高頻局部放電檢測具有非嵌入式檢測的特點，可以適用于不同的電力設(shè)備結(jié)構(gòu)[4]。根據(jù)不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)和檢測需求，高頻局部放電檢測的方法略有不同。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的檢測方法和設(shè)備。同時，這一技術(shù)的靈敏度較強(qiáng)，能夠在不破壞電力設(shè)備結(jié)構(gòu)的前提下，對其內(nèi)部的微小局部放電信號進(jìn)行檢測，對局部放電信號進(jìn)行定位和分析，有助于確定故障點和故障性質(zhì)。

2.2 紅外熱像檢測

紅外熱像檢測技術(shù)通常應(yīng)用于電氣設(shè)備由于介電損耗、電阻損耗等問題而引起的局部溫度升高異常的檢測環(huán)節(jié)，需要利用紅外熱像儀設(shè)備，對電力設(shè)備表面的溫度分布情況進(jìn)行檢測，以此來幫助檢測人員明確設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)。由于電力設(shè)備在運(yùn)行過程中會因為電流、電壓等因素而產(chǎn)生熱量，會在設(shè)備表面不均勻的分布，從而形成較為明顯的溫度梯度，而紅外熱像儀對溫度變化非常敏感，可以檢測到設(shè)備表面的微小溫度變化，能夠在不破壞設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測，一旦發(fā)生溫度異常變化的情況，則可以快速進(jìn)行定位，從而有效節(jié)省檢測時間。

這一技術(shù)也有著較為明顯的局限性，由于紅外輻射在固體中的穿透能力較為有限，針對于大型復(fù)雜的電力設(shè)備而言，如果其內(nèi)部發(fā)生故障，并且故障發(fā)熱功率過小，距離設(shè)備表面過遠(yuǎn)，則可能會因為熱量橫向傳遞而不會對設(shè)備表面溫度造成明顯的影響，進(jìn)而影響紅外熱像檢測技術(shù)的應(yīng)用效果。

2.3 超聲波信號檢測

超聲波信號檢測技術(shù)能夠采集頻率在20-200kHz的聲信號，并利用超聲波傳感器來進(jìn)行分析，以此來檢測出電力設(shè)備內(nèi)部中存在的各種異?，F(xiàn)象[5]。在電力設(shè)備內(nèi)部存在局部放電、機(jī)械振動等異常現(xiàn)象時，通常都會伴隨著超聲波信號的產(chǎn)生和傳播，因此可以在設(shè)備外部設(shè)置超聲波傳感器，通過捕捉超聲波信號來分析設(shè)備的內(nèi)部情況，能夠有效保證檢測定位結(jié)果的精準(zhǔn)程度，并且不會對設(shè)備造成任何損害，具有極為廣泛的應(yīng)用范圍。

雖然超聲波傳感器設(shè)備較為輕便，并且檢測成本較低，但是針對于裂紋類缺陷等危害性較大的問題較為敏感，通常需要耦合價值才能讓聲波滲透入檢測目標(biāo)，可能會導(dǎo)致檢測結(jié)果的精準(zhǔn)程度受到影響，因此對技術(shù)人員的操作水平要求較高。

2.4 超高頻局部放電檢測

超高頻檢測技術(shù)主要采集300-3000MHz的超高頻局部放電信號，通常用于電纜局部放電、GIS等檢測環(huán)節(jié)中，需要先將周圍環(huán)境的干擾信號進(jìn)行處理，以保障整體檢測效果。雖然這種電磁波在自然環(huán)境下衰減速度相對正常，但在電氣設(shè)備箱體中會受到電磁波自身局限性的影響，難以進(jìn)行有效穿透。因此可以利用超高頻檢測方法，判斷電磁波是否包含變壓器信號，檢測局部放電情況，從而并且變壓器實際的運(yùn)行情況。

2.5 暫態(tài)地電壓檢測

暫態(tài)地電壓檢測主要應(yīng)用于開關(guān)柜局部放電檢測，在發(fā)生局部放電現(xiàn)象時，設(shè)備接地的金屬表面會產(chǎn)生瞬時電壓，也就是地電壓，這種電壓會隨著金屬表面而向不同方向進(jìn)行傳播，并且，帶電體和接地的非帶電體之間會有帶電粒子迅速移動，產(chǎn)生高頻電磁波[6]。而當(dāng)電磁波遇到不連續(xù)的金屬斷開或絕緣連接處時，電磁波會由金屬柜體的內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到外表面，并在開關(guān)柜體外表面產(chǎn)生暫態(tài)地電壓。因此可以在開關(guān)柜外表面上安裝電容傳感器設(shè)備，實時獲取瞬時的地電壓脈沖信號，以此來對開關(guān)柜內(nèi)部的缺陷問題進(jìn)行有效判斷。

這一技術(shù)的適用范圍相對有限，由于暫態(tài)地電壓脈沖必須通過設(shè)備金屬殼體間的間斷處由內(nèi)表面?zhèn)髦镣獗砻妫拍軌虮粰z測到，因此針對于金屬外殼完全密封的電力設(shè)備，暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)并不適用。

2.6 相對介質(zhì)損耗因數(shù)檢測

相對介質(zhì)損耗因數(shù)檢測技術(shù)指的是在設(shè)備維持正常運(yùn)行狀態(tài)的情況下，使用同相相對比較法，對電容型設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)進(jìn)行檢測的技術(shù)手段。其中，相對介質(zhì)損耗因數(shù)指的是兩個電容型設(shè)備在同相、并且相同電壓的情況下，在電容末端的兩個電流矢量差的正切值。該技術(shù)主要適用于有末屏，或者電流互感器、套管、耦合電容器、電容式電壓互感器等電容低壓端引出的電容型設(shè)備。該技術(shù)主要可以分為絕對測量法以及相對測量法這兩個部分，絕對測量法是指利用安裝在設(shè)備末屏接地線上和安裝電壓互感器二次端子上的信號取樣單元，獲取設(shè)備CX末屏接地電流信號IX以及PT二次電壓信號與兩路電流信號，并結(jié)合相關(guān)計算公式，從而得到介質(zhì)損耗因素以及設(shè)備電容量；而相對測量法是指在避免對設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，帶電檢測設(shè)備介質(zhì)損耗因素與電容量的方式，需要選擇與檢測設(shè)備CX同相的電容型設(shè)備，將其作為參考設(shè)備，通過串接的方式，在檢測設(shè)備末屏接地線上的信號取樣單元進(jìn)行電流信號IN以及被測電流信號Ix的檢測，從而獲取相對介質(zhì)損耗因素以及相對電容量比值。

2.7 SF6氣體分解物檢測

通常來說，在電力設(shè)備中，SF6（六氟化硫）氣體常被用作絕緣和滅弧介質(zhì)。而當(dāng)設(shè)備發(fā)生電弧、放電、過熱等故障或異常情況時，SF6氣體可能會發(fā)生分解，產(chǎn)生多種分解產(chǎn)物，主要包括四氟化硫（SF4）、氟化硫（S2F2）、二氟化硫（SF2）、氟化亞硫酰（SOF2）、二氟化硫酰（SO2F2）、四氟亞硫酰（SOF4）和氫氟酸（HF）等，具有較強(qiáng)的毒性以及腐蝕性[7]。因此可以對其氣體分解物進(jìn)行檢測，進(jìn)而有效判斷SF6電氣設(shè)備內(nèi)部存在的故障問題。目前來看，主要以氣相色譜法、質(zhì)譜法等技術(shù)最為常用，需要根據(jù)實際情況來選擇合適的測試儀器和試劑，并遵循相關(guān)的安全操作規(guī)程，以保障檢測工作效果。

2.8 SF6氣體泄露成像法檢測

上文已經(jīng)對SF6氣體的用途及其分解物進(jìn)行闡述，而針對于SF6氣體泄露的問題，則可以通過紅外成像法、激光成像法等方式來對SF6電氣設(shè)備的泄漏點進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而及時明確設(shè)備故障問題。在檢測時，通過將電力設(shè)備上設(shè)置的熱像儀及其探測器，捕捉到設(shè)備表面的輻射信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。如果設(shè)備存在SF6氣體泄漏，泄漏點就會產(chǎn)生異常的溫度分布，從而在熱像儀的顯示屏上形成明顯的熱區(qū)，通過對這些熱區(qū)的分析，可以快速定位到泄漏點。

相較于傳統(tǒng)檢測方式，SF6氣體泄露成像法檢測具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性，能夠有效泄漏點的定位以及定量分析，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測，無需檢測人員近距離接觸設(shè)備，大大降低了檢測工作的安全風(fēng)險。但是該技術(shù)的專業(yè)水平較高，需要檢測人員能夠具備相關(guān)經(jīng)驗，并且還需要對設(shè)備進(jìn)行充分的放電與接地處理，以保障檢測結(jié)果的精準(zhǔn)程度。

3 電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用建議

3.1 加強(qiáng)監(jiān)督管控

我國社會生產(chǎn)生活對于電能的需求量日益激增，極大程度地推動了電力技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前來看，市面上出現(xiàn)了諸多帶電檢測側(cè)背，而由于種種原因，部分電力設(shè)備的運(yùn)行效率與安全難以得到有效保障，產(chǎn)品本身的品質(zhì)存在一定的問題，進(jìn)而難以發(fā)揮出帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，而產(chǎn)生這一問題的主要原因就在于市場監(jiān)管規(guī)范力度不足[8]。因此，為了有效改善這一問題，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)明確自身的社會義務(wù)，積極落實相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對帶電檢測領(lǐng)域的監(jiān)管力度，基于自身優(yōu)勢以及市場發(fā)展趨勢，不斷改進(jìn)自身的技術(shù)體系，制定出科學(xué)、可行的技術(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)，以此來推動電力設(shè)備帶電檢測的規(guī)范發(fā)展。

3.2 完善檢測標(biāo)準(zhǔn)

電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)，其本質(zhì)都是通過數(shù)據(jù)采集與分析，基于數(shù)據(jù)信息來明確電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，針對于其中的故障問題來開展針對性的檢修，因此，檢測數(shù)據(jù)正式開展電力設(shè)備檢測工作的重要依據(jù)。電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善檢測標(biāo)準(zhǔn)，可利用信息化技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建數(shù)字化平臺，實時采集電力設(shè)備的各方面數(shù)據(jù)參數(shù)，加強(qiáng)對設(shè)備的監(jiān)測力度，并對其進(jìn)行專項保存與分析，進(jìn)而為電力設(shè)備的維護(hù)、檢修、管控等工作帶來必要的數(shù)據(jù)支持，確保電力設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.3 合理配置儀器

根據(jù)上述內(nèi)容可知，不同的電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)具有相應(yīng)的優(yōu)勢與局限性，并且對于配置儀器的要求也不盡相同，因此電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)技術(shù)要求來合理配置儀器，結(jié)合實際情況來構(gòu)建完善的電力設(shè)備檢測體系，確保各個檢測技術(shù)能夠得以有效應(yīng)用。同時在應(yīng)用檢測儀器的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，確保檢測人員和設(shè)備安全。

3.4 開展科研合作

電力設(shè)備的帶電檢測技術(shù)體系在科技技術(shù)的推動下已經(jīng)得到了巨大的發(fā)展成果，能夠根據(jù)不同的檢測部位及其技術(shù)需求，選擇相應(yīng)的技術(shù)手段，進(jìn)而幫助檢測人員了解電力設(shè)備的實際運(yùn)行狀態(tài)，明確其故障部位及其產(chǎn)生原因[9]。而為了能夠迎合科技發(fā)展腳步，發(fā)揮出帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，電力企業(yè)則應(yīng)當(dāng)積極與相關(guān)科研機(jī)構(gòu)合作，基于當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀來開展電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用研究，從而有效提升企業(yè)自身的技術(shù)專業(yè)水平，不斷提高核心競爭力，推動我國電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，帶電檢測技術(shù)能夠在保障電力設(shè)備維持正常運(yùn)行的條件下進(jìn)行狀態(tài)診斷，精準(zhǔn)定位其缺陷部位，并開展定量分析，從而有效規(guī)避設(shè)備運(yùn)行故障事故的發(fā)生，能夠有效滿足我國電力生產(chǎn)管理經(jīng)營模式的各方面工作需求。而針對于不同情況，應(yīng)當(dāng)合理選用帶電檢測技術(shù)，需要根據(jù)實際需求來配置儀器，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的有效收集與計算，從而保障技術(shù)應(yīng)用效果。同時，電力企業(yè)還應(yīng)當(dāng)積極進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用研究，積極迎合科技發(fā)展腳步，不斷提升自身的市場競爭力，進(jìn)而保障整體效益。