淺談變電設(shè)備局部放電帶電檢測技術(shù)

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(shè)備在運行過程中部分區(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強集中、局部電場畸變等造成的，會對電氣設(shè)備正常運行有不利影響，主要表現(xiàn)為局部發(fā)熱、化學活性生成物、帶電粒子碰撞及射線等對絕緣材料產(chǎn)生危害。目前，電力系統(tǒng)針對局部放電進行的帶電檢測技術(shù)主要包括高頻/超高頻、超聲波、暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)等，文章中作者結(jié)合變電設(shè)備局部放電帶電檢測展開研究，通過分析存在的問題，并進一步提出合理建議。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；局部放電；帶電檢測；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(jīng)濟高速發(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)成為確保社會秩序正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。相應(yīng)的，從工業(yè)需求到生活需求，各行業(yè)、人群在對電力系統(tǒng)穩(wěn)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(yù)防檢修技術(shù)能力，變電設(shè)備局部放電帶電檢測技術(shù)就是其中一項重要內(nèi)容。

1 變電設(shè)備局部放電帶電檢測技術(shù)的價值分析

從電力系統(tǒng)發(fā)展進程上說，“帶電檢測技術(shù)”取代傳統(tǒng)的“停電檢測技術(shù)”是一個巨大的進步，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)備的運行狀態(tài)，還能夠第一時間實現(xiàn)問題解決，從而保障電力供應(yīng)的安全和穩(wěn)定。

一個不容忽視的現(xiàn)象是，當前現(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)有無的“終端節(jié)點”，如果頻繁的啟停開關(guān)柜，就無法實現(xiàn)供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運行，對于供電對象而言產(chǎn)生不好的體驗。實踐中表明，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，就必然要進行停電操作；在傳統(tǒng)電力檢修時代，人們只能對開關(guān)柜進行預(yù)防性檢測、試驗，而這一過程也都是在停電狀態(tài)下完成的。

由于現(xiàn)代社會各項事業(yè)的正常運轉(zhuǎn)都與電力供應(yīng)有直接關(guān)系，一旦大范圍停電，不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，還會導(dǎo)致不良社會輿論影響。同時，考慮到開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特征，在直接連接配網(wǎng)、用戶電網(wǎng)的前提下，停電工作也很難統(tǒng)一調(diào)配，甚至會出現(xiàn)失修、過修的不均勻現(xiàn)象。基于此，針對變電設(shè)備采取帶電檢測是十分重要的，具有重大的經(jīng)濟價值和社會價值。

價值一：帶電檢測技術(shù)降低了開關(guān)柜的突發(fā)事故機率。開關(guān)柜的運行環(huán)境較為惡劣，檢測維修人員無法完全規(guī)避可能存在的開關(guān)柜絕緣缺陷，針對它局部放電的帶電檢測技術(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。

價值二：帶電檢測技術(shù)實現(xiàn)了開關(guān)柜的絕緣維修形式。通過對開關(guān)柜局部放電帶電檢測，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(chǎn)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(shù)大幅度提高了檢修質(zhì)量和效率。對比證明，帶電檢測是一種更為先進的技術(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)場環(huán)境的約束，從而提升了質(zhì)量。此外，帶電檢測可以及時發(fā)現(xiàn)問題存在的“節(jié)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(shù)間接地強化了供電的可靠性。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將人類帶入了信息化時代，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)避了人機電力用停矛盾。

2 變電設(shè)備局部放電帶電檢測主要技術(shù)及優(yōu)缺點

根據(jù)我國《電力設(shè)備交接和預(yù)防性實驗規(guī)程》的相關(guān)要

求，電力設(shè)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(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技術(shù)，而這是一種停電檢測局部放電的方式，在以往變電設(shè)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(shù)受到的干擾很多，無法達到數(shù)據(jù)精確性要求。所以，帶電檢測技術(shù)是一個重要應(yīng)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(shù)

根據(jù)電力物理特性，變電設(shè)備系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣層局部放電時就會產(chǎn)生電磁波，并且在無線電頻率范圍之內(nèi)。其中，一部分電磁波會沿著間隙傳播，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)接地電壓具有隨機特點，從產(chǎn)生到消失的時間并不穩(wěn)定，所以必須在帶電狀態(tài)下進行檢測局部放電情況。

結(jié)合我國電力設(shè)備檢測的相關(guān)要求，瞬態(tài)接地電壓的檢測周期、檢測范圍也不一而同，如新設(shè)備投入使用之后，需要在一周之內(nèi)進行瞬態(tài)接地電壓檢測，設(shè)備穩(wěn)定運行之后一般在一年或半年內(nèi)進行相關(guān)檢測，故障頻發(fā)的情況下可不定期進行集中監(jiān)測，并擴大到同一站的每一臺開關(guān)柜。很顯然，這種檢測技術(shù)對人為管理的要求很高。

2.2 超高頻檢測技術(shù)

超高頻檢測技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，在不停電狀態(tài)下進行檢測作業(yè)，可以實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測的需求，如圖1所示，為超高頻檢測技術(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(jù)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(xù)監(jiān)測的同時，超高頻檢測技術(shù)存在的外界干擾并不強，因此可以實現(xiàn)對背景噪聲的有效規(guī)避，從而提升靈敏度；但是，超高頻檢測技術(shù)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(shù)的應(yīng)用過程中，國內(nèi)外存在明顯的標準定性、定量差異。

2.3 超聲波檢測技術(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），利用超聲波檢測設(shè)備在變電設(shè)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(shù)的優(yōu)勢在于不會受到電氣設(shè)備方面的干擾，究其原因，是因為檢測設(shè)備與變電設(shè)備之間并不構(gòu)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(xiàn)缺陷定位。超聲波檢測技術(shù)所用到的設(shè)備簡單，操作容易，成本較低，目前在我國已經(jīng)具有很成熟的應(yīng)用模式。相對應(yīng)的，缺點是聲音信號中的高頻部分會快速衰減，不同介質(zhì)中的變化也很大，如空氣中的傳播速率是140m/秒，這對于檢測需求而言并不明顯。同時，不同的材料接觸中會產(chǎn)生反射現(xiàn)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(qū)分放電信號和干擾信號。

2.4 紅外檢測技術(shù)

基于安全運轉(zhuǎn)保護機制，常規(guī)的變電設(shè)備溫度是無法直接測得，主要采取局部放電產(chǎn)生的熱量變化進行分析，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)的機制也較為復(fù)雜，所以紅外檢測技術(shù)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(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，氣體濃度會迅速上升。

3 結(jié)束語

綜上所述，帶電檢測技術(shù)在當前社會的電力系統(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技術(shù)配合應(yīng)用，不僅可以避免大規(guī)模停電的負面問題，還可以提高檢修質(zhì)量、效率，避免安全事故，更好地為經(jīng)濟發(fā)展提供支持。

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