超聲波局部放電檢測(cè)在10 kV配電架空線(xiàn)路的應(yīng)用

齊飛，周恒逸，趙邈，段緒金，萬(wàn)代

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

超聲波局部放電檢測(cè)在10 kV配電架空線(xiàn)路的應(yīng)用

Application of ultrasonic-based partial discharge monitoring in 10 kV grid with empty line

齊飛，周恒逸，趙邈，段緒金，萬(wàn)代

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

隨著城市建設(shè)的加快發(fā)展，城區(qū)新投運(yùn)的10 kV架空線(xiàn)路數(shù)量急劇上升，配電架空線(xiàn)路運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系到城市電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)，而常規(guī)的檢測(cè)方法對(duì)線(xiàn)路的潛在故障不夠靈敏。通過(guò)超聲波局放檢測(cè)的應(yīng)用能提前發(fā)現(xiàn)10 kV架空線(xiàn)路的潛伏性故障，從而可針對(duì)性地采取措施，避免設(shè)備事故的發(fā)生。本文介紹了線(xiàn)路故障的原因及危害，并通過(guò)對(duì)該技術(shù)在設(shè)備上的應(yīng)用展開(kāi)了討論，提出了相應(yīng)的建議。

超聲波；配網(wǎng)架空線(xiàn)路；局放檢測(cè)；應(yīng)用

配電線(xiàn)路巡視工作是配電專(zhuān)業(yè)日常運(yùn)維管理的重要工作。我國(guó)10 kV配電線(xiàn)路以架空方式為主，便于運(yùn)維人員通過(guò)日常線(xiàn)路巡視檢查提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線(xiàn)路安全的隱患，及時(shí)掌握線(xiàn)路設(shè)備運(yùn)行工況，采取有針對(duì)性的治理措施，有效減少線(xiàn)路停電檢修次數(shù)，確保10 kV配電線(xiàn)路安全穩(wěn)定運(yùn)行，有力促進(jìn)配網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)的快速提升。

在線(xiàn)路運(yùn)行過(guò)程中，如高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)期存在局部放電，會(huì)加速設(shè)備老化，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。架空線(xiàn)路設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)僅憑巡視人員肉眼與耳朵很難發(fā)現(xiàn)，特別是一些輕微的局部放電。

目前我國(guó)電力企業(yè)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)維精益化要求不斷提高，新設(shè)備、新材料的持續(xù)增長(zhǎng)以及配網(wǎng)設(shè)備整體規(guī)模數(shù)量的急劇增加，導(dǎo)則現(xiàn)場(chǎng)檢修、日常運(yùn)行維護(hù)工作劇增，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性缺員與供電可靠性要求的矛盾日益突出。傳統(tǒng)的通過(guò)外觀(guān)檢查、手工記錄開(kāi)展配電線(xiàn)路日常巡視檢查的工作方式，無(wú)法對(duì)設(shè)備狀態(tài)機(jī)潛伏性故障有效掌握，特別是當(dāng)前我國(guó)對(duì)輸配電設(shè)備施行定期檢修等方式，存在以下缺點(diǎn):

1)針對(duì)性不強(qiáng)。傳統(tǒng)檢測(cè)無(wú)法掌握設(shè)備的潛伏性故障，對(duì)設(shè)備狀態(tài)難以真實(shí)有效地進(jìn)行評(píng)價(jià)，以致檢修策略缺乏針對(duì)性，可能導(dǎo)致設(shè)備“失修”、“過(guò)修”的問(wèn)題頻頻出現(xiàn)。

2)增加了停電次數(shù)。傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修和例行試驗(yàn)需要對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行停電，客觀(guān)上降低了供電可靠性指標(biāo)，也可能因檢修周期過(guò)長(zhǎng)的影響無(wú)法及時(shí)掌控設(shè)備狀態(tài)。

3)數(shù)據(jù)分析不夠全面。傳統(tǒng)檢測(cè)手段及方法多為定性檢測(cè)，無(wú)法定量數(shù)據(jù)對(duì)比分析，限制了對(duì)設(shè)備運(yùn)行工況的發(fā)展趨勢(shì)的判斷，對(duì)設(shè)備狀態(tài)與剩余壽命的預(yù)測(cè)。

針對(duì)以上幾點(diǎn)，需要通過(guò)巡檢手段的不斷完善和預(yù)防能力的不斷提高來(lái)達(dá)到有效的減少或杜絕。

1 檢測(cè)技術(shù)原理

當(dāng)高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)期存在局部放電時(shí)，會(huì)加速設(shè)備老化，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。伴隨局放會(huì)產(chǎn)生超聲波、電磁波、臭氧等現(xiàn)象，其中超聲波會(huì)很快向四周介質(zhì)傳播，信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波傳感器的高精度采集，以數(shù)據(jù)的形式傳輸至儀器計(jì)算機(jī)后臺(tái)進(jìn)行診斷分析處理，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱分析判斷出測(cè)量點(diǎn)局部放電的嚴(yán)重程度，分輕重緩急為線(xiàn)路狀態(tài)檢修工作提供決策信息。定期開(kāi)展配網(wǎng)架空線(xiàn)路超聲波局部放電檢測(cè)工作，可消除設(shè)備存在的安全隱患，避免人身及設(shè)備故障事件發(fā)生，從而有效提高線(xiàn)路健康水平，減少非正常停電次數(shù)，提高供電可靠性。

主機(jī)故障診斷軟件分析線(xiàn)路放電的劣化程度，分成一般缺陷、嚴(yán)重缺陷、危急缺陷3個(gè)等級(jí):

1)一般缺陷:劣化程度在0～10，此等級(jí)表明設(shè)備存在微弱的放電現(xiàn)象，可以繼續(xù)正常運(yùn)行；

2)嚴(yán)重缺陷:劣化程度在11～30，此等級(jí)表明設(shè)備異常，可以運(yùn)行，但要加強(qiáng)監(jiān)控，作為下個(gè)檢測(cè)周期的重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象，并縱向比較每次檢測(cè)的結(jié)果，如劣化程度有發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的檢修或更換，避免故障的發(fā)生；

3)危急缺陷:劣化程度在31以上，此等級(jí)表明設(shè)備存在缺陷，應(yīng)近期安排檢修或更換，消除缺陷，避免故障的發(fā)生。

2 典型案例分析

2.1 架空線(xiàn)路柱上設(shè)備

某10 kV架空線(xiàn)路運(yùn)行年限已達(dá)15年，現(xiàn)場(chǎng)利用配電線(xiàn)路超聲波巡檢儀沿線(xiàn)進(jìn)行了檢測(cè)，在第26號(hào)桿電壓互感器處發(fā)現(xiàn)明顯局放信號(hào)，如圖1中標(biāo)記所示，通過(guò)對(duì)局放檢測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1)分析得出，該設(shè)備診斷劣化程度為95，屬于危急缺陷，建議近期維修或更換。對(duì)其中26號(hào)桿處電壓互感器進(jìn)行帶電作業(yè)，將電壓互感器高壓側(cè)連接導(dǎo)線(xiàn)拆除，使電壓互感器與線(xiàn)路隔離，退出運(yùn)行；經(jīng)對(duì)該電壓互感器進(jìn)行例行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備已嚴(yán)重?fù)p壞，確為危急缺陷，通過(guò)拆除消缺后經(jīng)復(fù)測(cè)，異常信號(hào)消失，確認(rèn)危急缺陷已排除。

圖1 柱上設(shè)備局放檢測(cè)信號(hào)探測(cè)位置

表1 電壓互感器局放檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.2 架空線(xiàn)路連接端子

某10 kV線(xiàn)路運(yùn)行年限已達(dá)12年，現(xiàn)場(chǎng)利用配電線(xiàn)路超聲波巡檢儀沿線(xiàn)進(jìn)行了檢測(cè)，在17號(hào)桿下引線(xiàn)連接處可聽(tīng)見(jiàn)明顯放電音，如圖2所示，懷疑為連接松動(dòng)，通過(guò)對(duì)局放檢測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)診斷得出劣化程度屬于危急缺陷，建議復(fù)測(cè)確認(rèn)后近期維修，可先查看連接處是否緊密，處理后使用WUD配電線(xiàn)路巡檢儀復(fù)測(cè)以確認(rèn)消缺。

圖2 架空線(xiàn)路桿局放檢測(cè)信號(hào)探測(cè)位置

表2 架空線(xiàn)路局放檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.3 電纜附件

某10 kV電纜終端運(yùn)行年限為8年，現(xiàn)場(chǎng)利用配電線(xiàn)路超聲波巡檢儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，圖3中標(biāo)記處連接處可聽(tīng)見(jiàn)明顯放電音，懷疑為電纜終端絕緣不良，經(jīng)對(duì)局放檢測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表3)診斷劣化程度為20，屬于較嚴(yán)重缺陷，2個(gè)月內(nèi)列入重點(diǎn)巡視，進(jìn)行復(fù)測(cè)，如復(fù)測(cè)嚴(yán)重程度加重，將進(jìn)行維修或更換處理。

表3 電纜附件局放檢測(cè)數(shù)據(jù)

運(yùn)維單位立即安排了線(xiàn)路消缺工作，工作人員

圖3 電纜附件局放檢測(cè)信號(hào)探測(cè)位置

3 應(yīng)用成效分析

配電線(xiàn)路巡檢儀帶電檢測(cè)技術(shù)可以早期檢測(cè)出運(yùn)行中的輸配電線(xiàn)路設(shè)備存在的安全隱患，可以彌補(bǔ)常規(guī)檢測(cè)的不足。具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)帶電檢測(cè)工作的定期開(kāi)展直接減少了停電檢修次數(shù)，確保了線(xiàn)路設(shè)備安全運(yùn)行的同時(shí)也規(guī)避了因停電給用電客戶(hù)帶來(lái)聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)上的損失，為電力用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便。

2)帶電檢測(cè)可有效甄別線(xiàn)路設(shè)備的潛伏性故障特征信號(hào)，能夠在線(xiàn)路絕緣存在缺陷的早期就及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)分類(lèi)建檔，科學(xué)管理。

3)帶電檢測(cè)工作不受停電計(jì)劃的限制安排，針對(duì)以檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷或隱患可適當(dāng)增加檢修次數(shù)，按照“邊檢測(cè)、邊整改”原則，采取專(zhuān)家會(huì)商診斷、多檢測(cè)手段綜合診斷等方式，合理安排檢修項(xiàng)目、時(shí)間和工期，及時(shí)開(kāi)展設(shè)備缺陷的停電驗(yàn)證和消缺工作，確保設(shè)備可控和在控。

因此，配電線(xiàn)路帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行將起到重要的推動(dòng)作用。由于配電線(xiàn)路巡檢儀帶電檢測(cè)技術(shù)在運(yùn)營(yíng)效率、安全性、作業(yè)范圍等方面已顯現(xiàn)出極大地的優(yōu)越性，大大提高了巡檢效率，符合當(dāng)前狀態(tài)檢修及帶電檢測(cè)工作發(fā)展的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

逐步推進(jìn)配網(wǎng)架空線(xiàn)路帶電檢測(cè)工作可以進(jìn)一步提升配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理水平，指導(dǎo)基層運(yùn)維人員快速有效地查找設(shè)備問(wèn)題，基于大數(shù)據(jù)的診斷分析判斷出發(fā)生局部放電設(shè)備的嚴(yán)重程度，建立配電線(xiàn)路運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)，超前防范設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，提高配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況的可知性和健康水平的掌控能力，為深化配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理提供支撐。

〔1〕程棟.10 kV供配電架空線(xiàn)路故障分析及預(yù)防措施〔J〕.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(22):179.

〔2〕徐永強(qiáng).電力設(shè)備絕緣局放檢測(cè)新技術(shù)應(yīng)用探析〔J〕.機(jī)電信息，2014(36):121-122.

〔3〕孫宏偉，王加樂(lè)，葉寬，等.超聲局放測(cè)量在電纜分支箱局放檢測(cè)中應(yīng)用〔J〕，電線(xiàn)電纜，2010(6):38-41.

〔4〕羅亞橋.脈沖電流法和超聲波法局放測(cè)試淺析〔J〕.電力電容器，1996(2):31-35.

〔5〕范銀山.10 kV配網(wǎng)線(xiàn)路故障原因及防范措施分析〔J〕.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015(5):106.

TM63

B

1008-0198(2016)01-0040-03

齊飛(1985)，男，碩士研究生，工程師，主要從事配電設(shè)備及電纜專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.011

2015-08-04 改回日期:2015-09-06