RFID射頻局部放電識別技術應用研究

孫大陸 何丹東

【摘要】 本文介紹了射頻局部放電識別技術在電氣設備檢測中的應用，利用射頻天線接收局部放電信號，非接觸式測量，對設備運行不產生任何影響。并結合現場案例分析，提出變電設備維護分級管理的新模式。

【關鍵詞】 局部放電 RFID 非接觸 帶電檢測

隨著狀態檢修技術的深入開展，運維一體化已經在各個電力企業逐步實行。在新檢修要求下，運行檢修人員必須具備帶電檢測能力。RFID（射頻局部放電識別）檢測技術作為帶電檢測技術的一種可以滿足此要求。該技術通過對圖譜數據的分析，找到頻域波形的特征性質來判斷電力設備的運行狀態。在某變電站巡檢過程中，發現變壓器放電缺陷，停電解體檢查后發現預測的放電位置與檢測結果完全相符。

一、RFID局部放電檢測技術

RFID檢測法即射頻識別檢測法，它是根據設備中的局部放電會在設備外殼上產生流動的電磁波，使接地線上或套管處產生高頻放電脈沖電流流過，從而導致外殼對地呈現高頻電壓并向周圍空間傳播。通過無線檢測方式即可接收到這些從設備內部發出的放電信號，測量的信號頻率可以達到100MHz-1GHZ以上，大大提高了局部放電的測量頻率寬度，同時檢測設備不改變電力系統的運行方式， 射頻局部放電檢測如圖1所示。局部放電時間雖短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的長期存在對絕緣材料將產生較大的破壞作用，是使鄰近局部放電的絕緣材料，受到放電質點的直接轟擊造成局部絕緣的損壞，二是由放電產生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕老化，最終導致熱擊穿。運行中的變壓器，內部絕緣的老化及破壞，多是從局部放電開始。

研究表明空氣中電暈的放電頻段可達100MHz， 瓷套管表面臟污產生的沿面放電頻段可達250MHz，設備內部產生的局部放電頻段可達1GHz，并且頻率越高衰減越大。因此通過測量200MHz-1GHZ頻率范圍內的信號情況可以有助于分析設備內部局部放電狀況，頻率范圍如圖2所示。

二、RFID局部放電巡檢現場應用方法

現場開展射頻局部放電巡檢時，應在變電站外遠離設備區的地方進行頻率掃描，作為頻譜的基線。然后進入設備區沿檢修通道或母線緩慢行進，巡檢路線如圖3所示，對變電設備進行不間斷頻域掃描，并與基線進行比較，如圖4所示。如果測試信號線高于基線，尤其在高頻段，就懷疑所測設備區存在放電。然后可仔細比較各處信號的大小，判斷信號來源。并且，可選取某個頻率，進行時域信號分析，觀察是否有明顯的放電脈沖，如圖5所示。

三、RFID巡檢在220KV某變電站的應用

2014年6月26日、204年8月27日通過對220kV某變110kV2號主變本體取油樣進行色譜分析發現總烴含量超標。

2014年9月6日，使用PDS100射頻局部放電巡檢儀對220kV該變電站進行帶電巡檢。對110kV 2#主變進行測試時，選取一個測試路線從1#點到5#點逐次進行測試，1#測點位于變壓器高壓套管下面，2#點位于側面油枕下方，3#測點位于中壓套管下方，4#測點位于變壓器左側，5#測點位于低壓套管下方。選擇每次測試記錄最大值，。發現5#點10kV套管處信號最強，明顯高于基線，存在局部放電，如圖6所示。

在1#，4#點位置測試，譜線與基線基本重合，數據無異常。在2#、3#、5#點測試，譜線明顯高于基線，譜線與基線波形有很大差異，其中5#點信號最大。

（紅-基線，黑-1#測點，紫-2#測點，黃-3#測點，藍-4號測點，綠-5#測點）

進入時域模式測量，5#測點的波形如下（選取頻率550MHZ），信號強度為35dbm。如圖9。

3#測點時域放電波形也比較明顯，但信號強度變小，為27 dbm.如圖10所示。

根據檢測的數據結果顯示，2#測點、3#測點、5#測點位置信號明顯高于基線，波形與基線有差異，時域波形均有局部放電特征， 5#測點即10kV套管處時域波形信號強度最大，2#測點、3#測點處的局部放電信號譜線與5#測點產生的信號譜線波形基本一致，信號強度有所衰減，應為5#測點局部放電信號的衰減信號。最后判斷5#測點10kV套管處存在局部放電。

2014年10月12日對該設備110kV 2號主變進行解體發現10kV套管A相有放電痕跡，管壁表面存在顆粒物。2號主變10kV套管B相、C相管壁表面光滑、無異物。該單位繼而對2號主變進行了技改、更換。放電情況見圖12。

四、結束語

本文對RFID巡檢技術進行了簡單的介紹，分析了220KV某變電站2#變壓器局部放電檢測結果及解體驗證情況。通過實際應用，證明RFID射頻技術可實現全站設備局部放電巡檢測試，測試頻率范圍寬，精度高，重復性好，并且易于掌握。可以在試驗班組和維操對層面進行大范圍推廣使用。