淺談變電設備局部放電帶電檢測技術

林立鋒

摘 要：從物理學角度說，所謂“局部放電”是指在電場作用下，電力設備在運行過程中部分區域出現放電、尚未擊穿的一種現象。由于局部放電大多是局部場強集中、局部電場畸變等造成的，會對電氣設備正常運行有不利影響，主要表現為局部發熱、化學活性生成物、帶電粒子碰撞及射線等對絕緣材料產生危害。目前，電力系統針對局部放電進行的帶電檢測技術主要包括高頻/超高頻、超聲波、暫態地電壓檢測技術等，文章中作者結合變電設備局部放電帶電檢測展開研究，通過分析存在的問題，并進一步提出合理建議。

關鍵詞：變電設備；局部放電；帶電檢測；建議

中圖分類號：U224 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0044-02

當前，隨著我國經濟高速發展、現代化建設日益完善，電力資源穩定供應已經成為確保社會秩序正常運轉的關鍵。相應的，從工業需求到生活需求，各行業、人群在對電力系統穩定性、可靠性提出更高要求的同時，也促使電力部門不斷提升預防檢修技術能力，變電設備局部放電帶電檢測技術就是其中一項重要內容。

1 變電設備局部放電帶電檢測技術的價值分析

從電力系統發展進程上說，“帶電檢測技術”取代傳統的“停電檢測技術”是一個巨大的進步，它的應用不僅能夠全面、迅速的反映出電網中變電設備的運行狀態，還能夠第一時間實現問題解決，從而保障電力供應的安全和穩定。

一個不容忽視的現象是，當前現代化電網中開關柜使用的比例越來越高，而開關柜在設計上要求出線端直接與配網、用戶電網相連，這也意味著開關柜成為電力供應有無的“終端節點”，如果頻繁的啟停開關柜，就無法實現供電系統穩定、可靠的運行，對于供電對象而言產生不好的體驗。實踐中表明，一旦開關柜出現故障，或者其他方面的原因影響開關柜正常使用，就必然要進行停電操作；在傳統電力檢修時代，人們只能對開關柜進行預防性檢測、試驗，而這一過程也都是在停電狀態下完成的。

由于現代社會各項事業的正常運轉都與電力供應有直接關系，一旦大范圍停電，不僅會造成嚴重的經濟損失，還會導致不良社會輿論影響。同時，考慮到開關柜的結構特征，在直接連接配網、用戶電網的前提下，停電工作也很難統一調配，甚至會出現失修、過修的不均勻現象?；诖?，針對變電設備采取帶電檢測是十分重要的，具有重大的經濟價值和社會價值。

價值一：帶電檢測技術降低了開關柜的突發事故機率。開關柜的運行環境較為惡劣，檢測維修人員無法完全規避可能存在的開關柜絕緣缺陷，針對它局部放電的帶電檢測技術，就不需要考慮設備絕緣事故帶來的危害可能性，從而減少突發事故。

價值二：帶電檢測技術實現了開關柜的絕緣維修形式。通過對開關柜局部放電帶電檢測，可以快速發現它存在的絕緣問題，并結合絕緣問題特征采取針對性措施，即絕緣缺陷針對性可通過帶電檢測表達出來，由此產生“標靶定位”，避免盲目檢修造成的資源、人力浪費。

價值三：帶電檢測技術大幅度提高了檢修質量和效率。對比證明，帶電檢測是一種更為先進的技術，它一方面規避了停電帶來的用戶抵觸和矛盾，另一方面則克服了現場環境的約束，從而提升了質量。此外，帶電檢測可以及時發現問題存在的“節點”，便于尋找故障源、定位干擾源，從而提高了工作效率。

價值四：帶電檢測技術間接地強化了供電的可靠性?；ヂ摼W技術將人類帶入了信息化時代，電力作為維持一切電氣設備、網絡設備的重要能源，一刻都不能中斷，帶電檢測不需要停電操作的特征，有效地保障了供電可靠性，規避了人機電力用停矛盾。

2 變電設備局部放電帶電檢測主要技術及優缺點

根據我國《電力設備交接和預防性實驗規程》的相關要

求，電力設備尤其是組合電器在出廠之前必須做局部放電測試，由于這一階段的電氣設備及系統尚未大規模投入使用過，往往采取脈沖電流檢測技術，而這是一種停電檢測局部放電的方式，在以往變電設備局部放電檢測中也主要使用，但停電檢測的弊端很明顯，同時脈沖電流檢測技術受到的干擾很多，無法達到數據精確性要求。所以，帶電檢測技術是一個重要應用趨勢，常見的檢測方法主要有以下幾種。

2.1 地電波檢測技術

根據電力物理特性，變電設備系統中出現絕緣層局部放電時就會產生電磁波，并且在無線電頻率范圍之內。其中，一部分電磁波會沿著間隙傳播，再遇到開關柜的接地金屬部分（如外殼），就會迅速形成大小不等的瞬態接地電壓。由于這種瞬態接地電壓具有隨機特點，從產生到消失的時間并不穩定，所以必須在帶電狀態下進行檢測局部放電情況。

結合我國電力設備檢測的相關要求，瞬態接地電壓的檢測周期、檢測范圍也不一而同，如新設備投入使用之后，需要在一周之內進行瞬態接地電壓檢測，設備穩定運行之后一般在一年或半年內進行相關檢測，故障頻發的情況下可不定期進行集中監測，并擴大到同一站的每一臺開關柜。很顯然，這種檢測技術對人為管理的要求很高。

2.2 超高頻檢測技術

超高頻檢測技術的優勢十分明顯，在不停電狀態下進行檢測作業，可以實現在線連續監測的需求，如圖1所示，為超高頻檢測技術使用的系統架構；其工作原理是，變電設備局部放電現象所產生脈沖電流，當電流脈沖的上升時間、維持時間達到ns級別，則可以檢測到0.3-3GHz的高頻電磁波，并以此為依據來分析信號頻率、幅值進一步判斷局部放電情況。

很顯然，在滿足連續監測的同時，超高頻檢測技術存在的外界干擾并不強，因此可以實現對背景噪聲的有效規避，從而提升靈敏度；但是，超高頻檢測技術也存在很明顯的缺點，這就是檢測靈敏度達到pC級別之后，雖然可以確定故障是否存在，但無法確定故障準確的位置，并且這一技術的應用過程中，國內外存在明顯的標準定性、定量差異。

2.3 超聲波檢測技術

變電設備局部放電聲波包括橫波、縱波兩種類型，以此為依據判斷，橫波需要通過固體介質傳播，縱波可通過氣體傳播延續到設備外殼表面（如絕緣子傳到外殼），利用超聲波檢測設備在變電設備外殼接受聲波信號，就可以檢測到局部放電的情況。

超聲波檢測技術的優勢在于不會受到電氣設備方面的干擾，究其原因，是因為檢測設備與變電設備之間并不構成電氣回路，同時可利用超聲波信號幅值變化、位置變化來實現缺陷定位。超聲波檢測技術所用到的設備簡單，操作容易，成本較低，目前在我國已經具有很成熟的應用模式。相對應的，缺點是聲音信號中的高頻部分會快速衰減，不同介質中的變化也很大，如空氣中的傳播速率是140m/秒，這對于檢測需求而言并不明顯。同時，不同的材料接觸中會產生反射現象，所以測得信號難免存在失真問題，加上超聲波傳感器本身所能接受的信號范圍就有限，甚至無法區分放電信號和干擾信號。

2.4 紅外檢測技術

基于安全運轉保護機制，常規的變電設備溫度是無法直接測得，主要采取局部放電產生的熱量變化進行分析，即局部放電產生的熱量傳導到設備外殼，但由于變電設備的內、外部結構較為復雜，熱量傳導的機制也較為復雜，所以紅外檢測技術的靈敏度并不高，準確性也有待人工參與分析；紅外檢測配合氣體分析的方法，可以在一定程度上提高檢測靈敏度，正常運轉情況下六氟化硫氣體的生成過程很慢，一旦出現局部放電，氣體濃度會迅速上升。

3 結束語

綜上所述，帶電檢測技術在當前社會的電力系統穩定性、可靠性、安全性保障方面具有重要的價值，可將其視為狀態維修的核心部分。通過不同的帶電檢測技術配合應用，不僅可以避免大規模停電的負面問題，還可以提高檢修質量、效率，避免安全事故，更好地為經濟發展提供支持。

參考文獻：

[1]張鳳榮.論紅外測溫技術在變電運行中的應用[J].農電管理，2016（2602）：55-57.

[2]田宏燕.淺談變電運行中紅外測溫技術的應用[J].技術創新與應用，2014（34）：103.

[3]盧俊鋒.紅外測溫技術在220kV變電運行中的應用[J].企業技術開發，2015（30）：102-103.

[4]楊忠，杜建國.高壓電纜局部放電實時監測方法研究與應用[J].科技創新與應用，2016（28）：202-203.endprint