綜合應用多種帶電檢測手段確診設備局部放電缺陷

姜鐘劍

（1.西安工程大學，陜西 西安 710600；2.國網延安供電公司，陜西 延安 716000）

電力設備的局部放電現象主要是由于絕緣部分失效引起的，可能對電力系統運行造成多種影響，甚至引發觸電事故、火災等嚴重后果。為了保證電力系統運行的安全性和可靠性，需要對電力設備局部放電缺陷問題進行及時診斷和處理。目前關于電力設備局部放電檢測技術的研究已經引起了廣泛關注，并取得許多研究成果，檢測技術手段越來越先進，有必要對多種帶電檢測技術的綜合應用進行分析。

1 電力設備局部放電缺點特點及常用檢測方法

在電力設備運行過程中，絕緣結構的電場不均勻分布會引發局部放電現象。在局部場強過高的部分，絕緣介質會出現放電擊穿現象，導致絕緣部分失效。在局部放電過程中，往往伴隨著電脈沖、電磁輻射和化學反應等現象，局部溫度出現快速升高，并伴隨著聲光變化。在電力設備運行檢測中，常用的局部放電檢測方法可分為電測法與非電測法兩大類，比如高頻法和超高頻法等，屬于電測法，聲測、光測、化學檢測方法等，屬于非電測方法。目前在電力設備局部放電中常用的紅外測溫技術，屬于光測法中的一種，能夠利用紅外測溫傳感器，捕捉電力設備發出的紅外輻射信號，并將其顯示在熒光屏上，得到熱像圖譜。可以根據熱像圖譜對電力設備是否存在缺陷進行判斷。利用紅外測溫技術對電力設備外部缺陷進行檢測，靈敏度和準確性較高，但難以檢測到設備內部缺陷。另外一種應用較多的技術是超高頻檢測技術，屬于電測法的一種，可以在300～3000MHz頻帶范圍內接收設備局放電磁脈沖信號，同時能夠避開空氣中的放電脈沖干擾，因此檢測靈敏度較高。在有效的空間范圍內，能夠對電力設備局部放電缺陷進行準確定位和識別。總體而言，目前電力設備局部放電檢測技術越來越多，通過將多種技術進行配合使用，可以進一步提升電力設備局部放電缺陷的檢出率，同時為檢測結果的可靠性提供保障。

2 多種帶電檢測手段在設備局部放電缺陷確診中的綜合應用

2.1 利用紅外檢測技術捕捉電力設備局部放電信號

在電力設備的正常運行過程中，不可避免的會出現各種各樣的故障問題。其中局部放電缺陷的發生頻率較高，需要將其檢測機制常態化。比如在變電站主變壓器的日常運行檢測過程中，通過對主變壓器及高低壓側設備進行紅外測溫，可以及時發現因局部放電現象引起的設備發熱問題，并精準確定設備的發熱部位。在檢測過程中，如果主變壓器10kV側的避雷器引下線和母線橋連接部分都出現溫度異常現象，可以在紅外熱像圖譜中及時發現異常現象。在對設備進行紅外測溫時，主變壓器10kV側斷路器處于熱備用狀態，由2#變壓器負責站內10kV系統的負荷電壓轉換，1#變壓器的10kV側則沒有負荷電流，紅外圖譜上的發熱部位是電壓致熱導致的。通過對紅外熱像圖譜進行分析可以進一步確定，紅外成像儀檢測出的母線橋和避雷器引線部分的溫度已經達到26.7℃，而其他兩相相同部位只有24℃，其溫差已經超過了《帶電設備紅外診斷應用規范》中的標準允許范圍，可以確定電力設備存在嚴重缺陷問題。

2.2 利用超高頻局部放電檢測技術確定局部放電特點

利用紅外測溫傳感器和熒光屏發現設備缺陷問題后，可以進一步使用超高頻局放檢測技術對主變壓器周圍放電情況進行檢測，確定局部放電特點。從現場檢測情況來看，主變壓器10kV低壓側放電信號較為明顯，而且越接近低壓側放電信號越強。同樣利用超高頻傳感器和熒光屏自動獲得超高頻檢測圖譜，通過對圖譜進行觀察，可以看出主變壓器的兩側放電信號都開始減弱，而且高頻側幾乎檢測不到異常的放電信號。這說明放電信號不是干擾信號，而是由于紅外測溫檢測中設備熱度異常升高部分存在局部放電缺陷導致的。接下來可以根據超高頻圖譜特點，確定放電波形幅值較為密集、具有對稱性、存在于正半周，且相鄰放電信號的時間間隔基本一致，具有較為典型的懸浮放電特征。

2.3 根據設備局部放電診斷結果進行停電檢修和處理

根據紅外測溫技術和超高頻局部放電檢測技術的檢測結果，可以初步判斷設備存在懸浮放電缺陷，其產生的能量是引起設備發熱的主要原因。需要對存在問題的1#主變壓器進行停電檢修，重點檢查母線橋和避雷器引線的連接部位，通過現場檢查可以發現，其連接部位螺栓、螺母處已經出現明顯的燒灼痕跡，而且內部存在熱塑套碎屑。這主要是由于在母線橋安裝避雷器引線時，未對母排的熱塑套進行剝離，強行擰入螺栓，導致螺栓在旋入母排時對熱縮材料造成擠壓。這樣一來，母排和螺栓的連接不牢靠，容易產生懸浮電位，在局部放電過程中，導致溫度異常升高，被紅外測溫傳感器捕捉，出現圖譜異常現象。在停電檢修后，通過對缺陷部位進行處理，清除熱塑套的殘余部分，并更換孔徑適中的螺栓。重新投入運行后，未發現放熱現象，超高頻檢測也未發現電信號異常，說明設備局部放電缺陷得到了有效解決。

2.4 綜合運用多種帶電檢測手段對全封閉組合電器局放缺陷進行檢測

從上述分析中可以看出，多種帶電檢測手段的運用，可以更加準確的分析電力設備可能存在的局部放電缺陷，明確其發生部位和類型，從而為停電檢修節約時間，最大化的保證電力系統運行的穩定性。近年來，在電力技術的快速發展下，被應用于設備局部放電檢測的帶電檢測設備也越來越多。下面以SF6全封閉組合電器的局部放電檢測問題為例，探討多種帶電檢測手段的綜合應用策略。

首先從SF6全封閉組合電器的使用特點來看，其占地面積小、抗干擾能力強、運行維護管理較為便捷，已經在變電站中得到廣泛應用。SF6全封閉組合電器的設備故障問題主要是內部絕緣問題引起的，伴隨著電、聲、光、機械振動、化學變化等現象。可綜合采用超高頻、超聲波、SF6組分測試技術等，對其故障問題進行檢測和排除。而上述應用到的紅外測溫技術，由于不適合檢測設備內部故障問題，所以不予選擇。

在SF6全封閉組合電器出現局部放電故障時，主要是由于制造工藝、安裝工藝存在缺陷，設備在長期運行中出現老化，設備內部存在缺陷問題等原因導致的。具體包括以下幾種缺陷類型，一是絕緣結構缺陷，比如在盆式絕緣子的內部或導體交接處氣隙存在絕緣缺陷。二是絕緣表面存在殘留的金屬顆粒，這主要是制造和安裝缺陷導致的。三是導體表面或外殼表面存在毛刺，容易引發電暈放電，并導致絕緣部分被擊穿。

根據SF6全封閉組合電器設備的局部放電缺陷特點，可以綜合采用以下幾種檢測手段進行診斷和處理：（1）超高頻局放檢測技術，這是目前SF6全封閉組合電器局放檢測采用的普遍方法，可利用超高頻傳感器對局部放電脈沖激發的電磁波信號進行搜集，并利用智能傳感器的轉換功能，將其轉化為電信號，直接分析設備局部放電的嚴重程度。（2）超聲局放檢測技術，在設備出現局放問題時，會產生超聲波脈沖，可對其縱波、橫波、表面波進行檢測。對于SF6全封閉組合電器而言，沿SF6氣體傳播的縱波以球面波形式向四周傳播。一般橫波在固體中的衰減較小，可沿絕緣子或金屬件傳至外殼，并通過在外壁設置壓敏傳感器檢測外殼超聲波信號，對設備內部可能存在的局放問題進行判斷。（3）SF6氣體檢測技術，在SF6全封閉組合電器設備內部出現局放問題時，會導致SF6氣體分解，可對其進行取樣分析，判斷設備內部局放現象的具體情況。對SF6氣體進行檢測可利用各種檢測儀器檢測其純度和濕度，并確定分解物成分及有害成分，根據檢測結果判斷設備局部放電的嚴重程度。但是該方法無法實現長期監測，可以利用上述方法發現設備局部放電問題后，利用該方法進行驗證，提升測量結果的可靠性。

3 結語

綜上所述，針對不同的設備局部放電缺陷問題，可以選擇和使用多種帶電檢測技術進行檢驗，通過發揮各種先進的智能傳感器的作用，及時發現設備存在的異常現象，并診斷出局部放電部位和類型。通過綜合運用不同帶電檢測技術，不僅可以提高檢測結果的可靠性，還能夠為確診后的設備檢修提供更加詳細的參考信息，從而節省停電檢修時間，保證電力的穩定供應。