綜合應用多種帶電檢測手段確診設備局部放電缺陷

趙俊楷

【摘 要】局部放電是一種電氣放電現象，這種現象產生的最主要原因是絕緣介質外施電壓高到一定程度時產生電離的電氣放電，歸根結底是由于變電設備絕緣內部的一些氣泡、空隙、雜質和污穢等缺陷造成的。如若長期存在局部放電，極易出現絕緣擊穿和沿面閃絡的問題，這是對變電設備的致命打擊。因此，探討綜合應用多種帶電檢測手段確診設備局部放電缺陷，定期不定期對之進行放電檢測，以保障其設備的正常運行就顯得尤為重要和緊迫了。本文主要分析了設備局部放電的帶電檢測技術。

【關鍵詞】帶電檢測；多種；局部放電；策略

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。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地電波檢測技術、超高頻檢測技術、超聲波檢測技術和紅外檢測技術等，綜合應用多種帶電檢測手段確診設備局部放電缺陷，能夠及時的發現設備的運行故障，避免事故的產生。

1帶電檢測技術產生背景

很長一段時間以來，變電站設備檢修都是應用定期檢修和故障檢修相結合的方式，但是隨著科技的進步和電網的發展，傳統的檢修方法已經很難滿足電網發展的需求。近年來設備技術水平和制造質量大幅提升，免維護、少維護設備大量應用，早期制定的設備檢修、試驗規程滯后于裝備水平的進步。電力設備帶電檢測技術是采用便攜式檢測儀器，對運行中設備狀態量進行現場檢測系列技術的統稱。帶電檢測技術突出特點在于可以實現部分輸、變、配電設備在運行條件下的狀態診斷、缺陷部位的精確定位、缺陷程度的定量分析，解決了部分設備運行后沒有測試手段的難題，有利于提高設備的可靠。

2局部放電概述

變電設備承載著高負荷的電力轉送，其設備絕緣在電力轉送過程中不僅受到電、熱的直接影響，還會因使用時間不良環境等多種因素導致性能逐漸弱化，甚至是出現缺陷，一旦發生故障，將直接導致變電站無法正常工作。通過絕緣檢測和診斷技術能夠更早的發現其中的故障。

局部放電是一種電氣放電現象，這種現象產生的最主要原因是絕緣介質外施電壓高到一定程度時產生電離的電氣放電，歸根結底是由于變電設備絕緣內部的一些氣泡、空隙、雜質和污穢等缺陷造成的。變電設備絕緣中常常容易出現局部放電，這種局部放電分散發生在相當小的局部空間內，一般不會導致絕緣穿透性擊穿問題的出現，但是時間久了則易造成電介質的局部損壞，這樣就會因局部小問題帶來整個變電設備的運行問題。如果長期存在局部放電，極易出現絕緣擊穿和沿面閃絡的問題，這是對變電設備的致命打擊。所以為了變電設備的正常運行，必須定期不定期地對電力設備進行局部放電試驗，全面檢測設備的絕緣狀況，這樣不僅能確定絕緣故障的原因及其受損程度，而且能發現制造與安裝方面存在的問題。

3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。

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

4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?，F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。

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（作者單位：國網晉中供電公司）