帶電檢測(cè)技術(shù)在變電異常運(yùn)行設(shè)備中的應(yīng)用

侯秀麗 孔艷清

摘 要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了電力行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前，隨著全國(guó)電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，尤其是城市電網(wǎng)的改造與升級(jí)，交聯(lián)電力電纜已成為重點(diǎn)地區(qū)輸電的主流設(shè)備。交聯(lián)電纜具有易鋪設(shè)、易維護(hù)、耐高溫和絕緣性能優(yōu)良等特點(diǎn)，逐步取代了油紙絕緣電纜和架空線路，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)。但與此同時(shí)，交聯(lián)電纜大多以直埋、排管、隧道等形式鋪設(shè)在地下，因此增加了監(jiān)測(cè)電纜是否處在正常工作狀態(tài)下的難度。實(shí)際作業(yè)中，由交聯(lián)電纜及電纜接頭絕緣損壞等問(wèn)題引起的電力故障事故也不斷增加。因此，如何快速有效地通過(guò)檢測(cè)手段判斷電纜絕緣是否存在劣化狀況有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，交聯(lián)電力電纜的檢測(cè)方法主要包括耐壓試驗(yàn)和局部放電檢測(cè)等。耐壓試驗(yàn)分工頻交流耐壓試驗(yàn)和直流耐壓試驗(yàn)，均為破壞性試驗(yàn)。直流耐壓試驗(yàn)所需試驗(yàn)設(shè)備容量小，攜帶方便，且可同時(shí)測(cè)量泄漏電流，根據(jù)泄漏電流的數(shù)值大小判斷電纜絕緣情況。然而，電纜絕緣層材料成分多、電阻率分布不均，會(huì)導(dǎo)致直流電壓下場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，從而可能導(dǎo)致局部絕緣擊穿的問(wèn)題，且直流耐壓還存在電荷積累導(dǎo)致絕緣加速老化的問(wèn)題。交流耐壓試驗(yàn)一定程度上能夠有效發(fā)現(xiàn)電纜缺陷，但存在兩個(gè)問(wèn)題：一是由于電纜電容量大，所需試驗(yàn)設(shè)備體積較大，導(dǎo)致操作不夠便捷;二是對(duì)于細(xì)微缺陷交流耐壓靈敏度較低。鑒于此，國(guó)際上已逐漸摒棄對(duì)于電纜的耐壓試驗(yàn)檢測(cè)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)且非破壞性的電纜局部放電檢測(cè)得到了更廣的應(yīng)用。局部放電檢測(cè)能夠采集到因絕緣劣化導(dǎo)致的電纜的放電信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理，可以很靈敏地得到檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于電纜局部放電檢測(cè)，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE、國(guó)際電工委員會(huì)IEC等權(quán)威機(jī)構(gòu)均制定了測(cè)試導(dǎo)則與規(guī)范，從而使電力電纜局部放電檢測(cè)更加標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，也有利于提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。鑒于此，本案例配以相關(guān)儀器采用局部放電檢測(cè)的手段對(duì)電力電纜進(jìn)行局部帶電檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：帶電檢測(cè)技術(shù);變電異常;運(yùn)行設(shè)備;應(yīng)用

引言

變壓器中絕緣部分的質(zhì)量對(duì)變壓器設(shè)備整體的使用性能和壽命都至關(guān)重要，因?yàn)榻^緣劣化將產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，引發(fā)電力設(shè)備故障。這種情況是因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部各體制間的絕緣體為部分橋接，這樣在一定范圍內(nèi)的導(dǎo)體會(huì)在絕緣體放電時(shí)產(chǎn)生帶電反應(yīng)。一般的局部放電可視作電力輸送設(shè)備中的常規(guī)現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)整個(gè)變壓器系統(tǒng)造成過(guò)大的影響，由于電力強(qiáng)度較高會(huì)造成電弧擊穿。若局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)的較為頻繁，發(fā)生點(diǎn)位較多時(shí)就會(huì)破壞電力變壓器的完整性，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，故障發(fā)生率越高，用電風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。

1放電類型

首先是電暈放電。電暈放電是指電纜導(dǎo)體部分出現(xiàn)毛刺、尖端等凸起的局部部位，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度增大，超過(guò)空氣的電離場(chǎng)強(qiáng)，從而使此凸起部分附近空氣發(fā)生電離，出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象而發(fā)生電纜的局部放電。這是因?yàn)閷?dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的區(qū)域電荷更易聚集和積累，隨著電荷的積累此處場(chǎng)強(qiáng)會(huì)很大，從而使氣體電離發(fā)生電暈。電暈放電發(fā)生時(shí)導(dǎo)體與絕緣層的間隙并沒(méi)有被擊穿，其只是發(fā)生在導(dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的附近的氣體區(qū)域，且伴隨著光和聲音等現(xiàn)象同時(shí)還可能會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)氣體。一般情況下，導(dǎo)體尖端發(fā)生放電產(chǎn)生的放電脈沖主要聚集在負(fù)半周，但若電壓很高，正半周也可能會(huì)出現(xiàn)放電脈沖。如果放電端是接地端，放電脈沖則主要聚集在正半周。隨著電壓增大，電暈放電次數(shù)會(huì)逐漸增多，單次放電量基本不變。其次是懸浮放電。懸浮放電一般發(fā)生在設(shè)備中的金屬部件上。由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)等原因，金屬部件與地的連接發(fā)生松動(dòng)，從而導(dǎo)致接地不良或者沒(méi)有接地，進(jìn)而在金屬部件上積累了大量電荷，這些電荷與地之間形成了電位差，當(dāng)電位差較大時(shí)則會(huì)發(fā)生懸浮放電。懸浮放電也是電纜局部放電的一種類型，一般來(lái)說(shuō)，其放電脈沖在正負(fù)半周對(duì)稱出現(xiàn)。

2帶電檢測(cè)技術(shù)在變電異常運(yùn)行設(shè)備中的應(yīng)用

2.1多功能移動(dòng)終端的應(yīng)用

運(yùn)維人員無(wú)須攜帶多種測(cè)試設(shè)備，到工作現(xiàn)場(chǎng)即可完成一鍵式、模式化的數(shù)據(jù)采集、生成和錄入工作。以測(cè)溫為例，模式化的數(shù)據(jù)采集是指：對(duì)于作業(yè)對(duì)象需要多點(diǎn)測(cè)溫的場(chǎng)景，終端工具可以預(yù)置多個(gè)保持相對(duì)位置的測(cè)溫點(diǎn)。對(duì)于同一作業(yè)對(duì)象，操作人員只需托舉終端工具對(duì)準(zhǔn)作業(yè)對(duì)象，即可一次性采集多個(gè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，標(biāo)記位置和溫度在熱成像圖中，并自動(dòng)追蹤最高溫度。一鍵式操作是指：在模式化的基礎(chǔ)上，一鍵即可完成數(shù)據(jù)的采集、報(bào)告生成、上傳與歸檔。由模式化采集的所有數(shù)據(jù)集都攜帶相關(guān)屬性存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，具有相同屬性的數(shù)據(jù)可作為關(guān)鍵特征量，按時(shí)間軸描繪趨勢(shì)曲線;以大數(shù)據(jù)和人工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，自動(dòng)設(shè)定安全區(qū)域，當(dāng)特征量超出區(qū)域或者趨勢(shì)上將超出區(qū)域，發(fā)出系統(tǒng)提示及預(yù)警，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判。終端工具生成的數(shù)據(jù)格式滿足五通、PMS2.0的要求，也可自定義數(shù)據(jù)表格。免去使用專用儀器煩瑣操作、后期數(shù)據(jù)整理和制作表格的工作。終端工具通過(guò)無(wú)線專用通道與服務(wù)器端連接，實(shí)現(xiàn)信息通信。具體實(shí)現(xiàn)功能如下：1）紅外成像，多點(diǎn)測(cè)溫，自動(dòng)追蹤最高點(diǎn)溫度，發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)。2）低電壓與低電流測(cè)量功能。3）RFID電磁掃描、二維碼掃描。4）信息安全通信。基于硬件的通信數(shù)據(jù)安全加密，與系統(tǒng)建立安全隔離的VPN通道。5）北斗/GPS定位。支持實(shí)時(shí)定位，可針對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行信息位置相關(guān)匹配，可實(shí)時(shí)查看目標(biāo)位置，及時(shí)提醒設(shè)備巡視內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人員到位情況。6）多機(jī)協(xié)同。針對(duì)同一工作場(chǎng)景，可多臺(tái)組網(wǎng)協(xié)同工作。7）照相、錄像等功能。

2.2超高頻檢測(cè)法

針對(duì)油紙絕緣內(nèi)部的局部放電問(wèn)題，由于局部放電會(huì)生成高頻電磁波，電磁波在變壓器內(nèi)部金屬元件中穿透力會(huì)逐漸衰減，一般可從變壓器設(shè)備間縫隙處傳遞出來(lái)的電磁波判斷局部放電位置，但超高頻對(duì)局部放電區(qū)域的穿透力更強(qiáng)，可檢測(cè)到信號(hào)在絕緣區(qū)域的不同穿透程度，并獲得超高頻檢測(cè)圖譜，據(jù)此可以判斷出放電形式，并判斷絕緣體部分的功能是否正常。

2.3 A/D采集通道數(shù)據(jù)處理

A/D 采集通道是電氣設(shè)備帶電檢測(cè)系統(tǒng)中重要的軟件執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可根據(jù)直流電壓的實(shí)際消耗水平，調(diào)節(jié)應(yīng)用電流在相關(guān)設(shè)備元件中的即時(shí)傳輸情況，已達(dá)到提高電氣網(wǎng)絡(luò)中電子傳輸安全性的目的。通常情況下，A/D 采集通道內(nèi)的電子信息始終保持并聯(lián)排列狀態(tài)，而隨著帶電檢測(cè)指令執(zhí)行時(shí)間的延長(zhǎng)，這些數(shù)據(jù)開(kāi)始產(chǎn)生明顯的堆積覆蓋趨勢(shì)。為解決上述問(wèn)題，PCB 檢測(cè)主板的執(zhí)行速率大幅增加，直至?xí)捍骐娏?shù)據(jù)呈現(xiàn)明顯的兩極化傳輸形式。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)運(yùn)行變壓器出現(xiàn)異常時(shí)，可以嘗試紅外成像、局部放電、超聲波定位等多種帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，對(duì)變壓器狀態(tài)聯(lián)合診斷評(píng)估，大大縮短檢修時(shí)間，減少停電次數(shù)和時(shí)間，也為設(shè)備狀態(tài)檢修提供很好的數(shù)據(jù)支撐和借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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