淺談變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)

1、    淺談變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)    林立鋒摘 要：從物理學(xué)角度說，所謂“局部放電”是指在電場(chǎng)作用下，電力設(shè)備在運(yùn)行過程中部分區(qū)域出現(xiàn)放電、尚未擊穿的一種現(xiàn)象。由于局部放電大多是局部場(chǎng)強(qiáng)集中、局部電場(chǎng)畸變等造成的，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備正常運(yùn)行有不利影響，主要表現(xiàn)為局部發(fā)熱、化學(xué)活性生成物、帶電粒子碰撞及射線等對(duì)絕緣材料產(chǎn)生危害。目前，電力系統(tǒng)針對(duì)局部放電進(jìn)行的帶電檢測(cè)技術(shù)主要包括高頻/超高頻、超聲波、暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)等，文章中作者結(jié)合變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)展開研究，通過分析存在的問題，并進(jìn)一步提出合理建議。關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；局部放電；帶電檢測(cè)；建議

2、：u224 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a ：2095-2945（2017）30-0044-02當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、現(xiàn)代化建設(shè)日益完善，電力資源穩(wěn)定供應(yīng)已經(jīng)成為確保社會(huì)秩序正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。相應(yīng)的，從工業(yè)需求到生活需求，各行業(yè)、人群在對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性提出更高要求的同時(shí)，也促使電力部門不斷提升預(yù)防檢修技術(shù)能力，變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)就是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。1 變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的價(jià)值分析從電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程上說，“帶電檢測(cè)技術(shù)”取代傳統(tǒng)的“停電檢測(cè)技術(shù)”是一個(gè)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(yùn)行狀態(tài)，還能夠第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)問題解決，從而保障電力供應(yīng)的安全和穩(wěn)定

3、。一個(gè)不容忽視的現(xiàn)象是，當(dāng)前現(xiàn)代化電網(wǎng)中開關(guān)柜使用的比例越來越高，而開關(guān)柜在設(shè)計(jì)上要求出線端直接與配網(wǎng)、用戶電網(wǎng)相連，這也意味著開關(guān)柜成為電力供應(yīng)有無(wú)的“終端節(jié)點(diǎn)”，如果頻繁的啟停開關(guān)柜，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，對(duì)于供電對(duì)象而言產(chǎn)生不好的體驗(yàn)。實(shí)踐中表明，一旦開關(guān)柜出現(xiàn)故障，或者其他方面的原因影響開關(guān)柜正常使用，就必然要進(jìn)行停電操作；在傳統(tǒng)電力檢修時(shí)代，人們只能對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行預(yù)防性檢測(cè)、試驗(yàn)，而這一過程也都是在停電狀態(tài)下完成的。由于現(xiàn)代社會(huì)各項(xiàng)事業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都與電力供應(yīng)有直接關(guān)系，一旦大范圍停電，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)導(dǎo)致不良社會(huì)輿論影響。同時(shí)，考慮到開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特征，在直接

4、連接配網(wǎng)、用戶電網(wǎng)的前提下，停電工作也很難統(tǒng)一調(diào)配，甚至?xí)霈F(xiàn)失修、過修的不均勻現(xiàn)象。基于此，針對(duì)變電設(shè)備采取帶電檢測(cè)是十分重要的，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。價(jià)值一：帶電檢測(cè)技術(shù)降低了開關(guān)柜的突發(fā)事故機(jī)率。開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，檢測(cè)維修人員無(wú)法完全規(guī)避可能存在的開關(guān)柜絕緣缺陷，針對(duì)它局部放電的帶電檢測(cè)技術(shù)，就不需要考慮設(shè)備絕緣事故帶來的危害可能性，從而減少突發(fā)事故。價(jià)值二：帶電檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了開關(guān)柜的絕緣維修形式。通過對(duì)開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)，可以快速發(fā)現(xiàn)它存在的絕緣問題，并結(jié)合絕緣問題特征采取針對(duì)性措施，即絕緣缺陷針對(duì)性可通過帶電檢測(cè)表達(dá)出來，由此產(chǎn)生“標(biāo)靶定位”，避免盲目檢修造成的資

5、源、人力浪費(fèi)。價(jià)值三：帶電檢測(cè)技術(shù)大幅度提高了檢修質(zhì)量和效率。對(duì)比證明，帶電檢測(cè)是一種更為先進(jìn)的技術(shù)，它一方面規(guī)避了停電帶來的用戶抵觸和矛盾，另一方面則克服了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的約束，從而提升了質(zhì)量。此外，帶電檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題存在的“節(jié)點(diǎn)”，便于尋找故障源、定位干擾源，從而提高了工作效率。價(jià)值四：帶電檢測(cè)技術(shù)間接地強(qiáng)化了供電的可靠性?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)將人類帶入了信息化時(shí)代，電力作為維持一切電氣設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的重要能源，一刻都不能中斷，帶電檢測(cè)不需要停電操作的特征，有效地保障了供電可靠性，規(guī)避了人機(jī)電力用停矛盾。2 變電設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)主要技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)我國(guó)電力設(shè)備交接和預(yù)防性實(shí)驗(yàn)規(guī)程的相關(guān)要求，電力

6、設(shè)備尤其是組合電器在出廠之前必須做局部放電測(cè)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(cè)技術(shù)，而這是一種停電檢測(cè)局部放電的方式，在以往變電設(shè)備局部放電檢測(cè)中也主要使用，但停電檢測(cè)的弊端很明顯，同時(shí)脈沖電流檢測(cè)技術(shù)受到的干擾很多，無(wú)法達(dá)到數(shù)據(jù)精確性要求。所以，帶電檢測(cè)技術(shù)是一個(gè)重要應(yīng)用趨勢(shì)，常見的檢測(cè)方法主要有以下幾種。2.1 地電波檢測(cè)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(shí)就會(huì)產(chǎn)生電磁波，并且在無(wú)線電頻率范圍之內(nèi)。其中，一部分電磁波會(huì)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(huì)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

7、機(jī)特點(diǎn)，從產(chǎn)生到消失的時(shí)間并不穩(wěn)定，所以必須在帶電狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)局部放電情況。結(jié)合我國(guó)電力設(shè)備檢測(cè)的相關(guān)要求，瞬態(tài)接地電壓的檢測(cè)周期、檢測(cè)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(cè)，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行之后一般在一年或半年內(nèi)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，故障頻發(fā)的情況下可不定期進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，并擴(kuò)大到同一站的每一臺(tái)開關(guān)柜。很顯然，這種檢測(cè)技術(shù)對(duì)人為管理的要求很高。2.2 超高頻檢測(cè)技術(shù)超高頻檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，在不停電狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求，如圖1所示，為超高頻檢測(cè)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(shí)間、維持時(shí)

8、間達(dá)到ns級(jí)別，則可以檢測(cè)到0.3-3ghz的高頻電磁波，并以此為依據(jù)來分析信號(hào)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(cè)的同時(shí)，超高頻檢測(cè)技術(shù)存在的外界干擾并不強(qiáng)，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)背景噪聲的有效規(guī)避，從而提升靈敏度；但是，超高頻檢測(cè)技術(shù)也存在很明顯的缺點(diǎn)，這就是檢測(cè)靈敏度達(dá)到pc級(jí)別之后，雖然可以確定故障是否存在，但無(wú)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(guó)內(nèi)外存在明顯的標(biāo)準(zhǔn)定性、定量差異。2.3 超聲波檢測(cè)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(cè)設(shè)

9、備在變電設(shè)備外殼接受聲波信號(hào)，就可以檢測(cè)到局部放電的情況。超聲波檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)受到電氣設(shè)備方面的干擾，究其原因，是因?yàn)闄z測(cè)設(shè)備與變電設(shè)備之間并不構(gòu)成電氣回路，同時(shí)可利用超聲波信號(hào)幅值變化、位置變化來實(shí)現(xiàn)缺陷定位。超聲波檢測(cè)技術(shù)所用到的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，成本較低，目前在我國(guó)已經(jīng)具有很成熟的應(yīng)用模式。相對(duì)應(yīng)的，缺點(diǎn)是聲音信號(hào)中的高頻部分會(huì)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(duì)于檢測(cè)需求而言并不明顯。同時(shí)，不同的材料接觸中會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象，所以測(cè)得信號(hào)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(hào)范圍就有限，甚至無(wú)法區(qū)分放電信號(hào)和干擾信號(hào)。2.4 紅外

10、檢測(cè)技術(shù)基于安全運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)機(jī)制，常規(guī)的變電設(shè)備溫度是無(wú)法直接測(cè)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(cè)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(cè)配合氣體分析的方法，可以在一定程度上提高檢測(cè)靈敏度，正常運(yùn)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(huì)迅速上升。3 結(jié)束語(yǔ)綜上所述，帶電檢測(cè)技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、安全性保障方面具有重要的價(jià)值，可將其視為狀態(tài)維修的核心部分。通過不同的帶電檢測(cè)技術(shù)配合應(yīng)用，不僅可以避免大規(guī)模停電的負(fù)面問題，還可以提高檢修質(zhì)量、效率，避免安全事故，更好地為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持。參考文獻(xiàn)：1張鳳榮.論紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用j.農(nóng)電管理，2016（2602）：55-57.2田宏燕.淺談