配電設備狀態檢修技術分析

鄭州祥和集團電氣設備有限公司 鞏魯洪

為保證配電網運行的安全性，在電網日常運行之余還應當對配電設備的狀態進行及時檢修，從而保證電網的運行質量，提高電網運行的穩定性。帶電檢測技術作為一種重要的檢測方法，對于提升電網的安全性和穩定性具有重要意義。

1 帶電檢測技術

是指當電網仍然有電流通過時對配電設備狀態進行檢修的一種檢測方法，能最大限度保證配電設備運行的連續性，最大限度降低在檢修過程中可能造成的損失[1]。帶電檢測技術利用特定的儀表裝置來完成，在檢測過程中發現配電設備狀態存在的潛在隱患并及時糾正，同時還可檢測其絕緣體的使用壽命，這能幫助電網管理人員掌握配電設備的運行質量。就配電設備而言，在其運轉過程中很容易出現局部放電，這一現象的出現一般可能是由于設備內存在雜質或周邊環境存在濕度過大等問題，因此在帶電檢測過程中應要對于局部放電現象予以關注，降低發生突發安全事故的可能性，提高電網的運行安全。

帶電檢測技術能使配電設備在帶電情況下檢測出可能存在的潛在問題，從而保證設備不會因停電而造成經濟損失或聲譽損失。帶電檢測技術在配電設備狀態檢修當中的應用能有效提升配電設備的安全性能將設備檢修與設備運行之間的矛盾解決了。

圖1 配電設備檢修過程

2 配電設備狀態檢修方法及技術

2.1 局部放電原理

在配電設備狀態檢修過程中需明白的兩種檢修方法其中之一便是局部放電原理，局部放電是指絕緣體中只有局部區域放電，而電壓之間的導體并沒有被貫穿，一般來說局部放電主要分為4個流程：第一個流程是出現離子化現象，這一現象及原理在于原子帶電；第二階段是氣體放電階段，當電子崩潰時電流會出現氣體流通現象；第三流程為局部放電現象的出現，對于局部放電現象及原理的解釋可理解為未達到不同電極時電極橋落之間的放電；第四階段變為內部放電以及尖端放電等現象［2］。一般來說就配電設備而言，局部放電現象的出現很有可能導致設備出現嚴重故障，由于局部放電現象產生的原因不盡相同，因此在實際狀態檢修過程當中，所采用的檢測技術也會相應有所區別。

2.2 配電設備檢測原理

在進行配電設備檢測的過程當中，一定要按照相應的檢測原則來進行，由于實際檢修過程當中設備所出現的局部放電現象不盡相同，因此針對不同類型的局部放電現象，也應當要采取相應的原則來進行檢測。一般來說較為常見的將其主要分為4種類型，包括有光學、化學、電氣以及機械類型［3］。不同的放電類型所對應的物理效應也不盡相同，例如光學類型，其所對應的物理效應為光，而化學內所對應的為熱度。在實際設備狀態檢修過程當中，所使用的檢測方法也不盡相同，例如電氣類型其所使用的檢測方法大多是高頻檢測以及局部放電檢測方法，而機械類型一般是采用聲音和光聲光譜檢測技術。在實際設備狀態檢修過程中，只有選擇正確的設備狀態檢修方案才能保證檢測質量。

2.3 紅外測溫技術

紅外側檢測技術也被稱之為輻射性紅外線。紅外側帶電檢測技術及工作原理，是利用紅外線的自身功能來進行的物體在受到輻射之后將會產生一定的能量，這將會引起物體表面溫度的改變，而紅外線檢測技術也正是利用這一特性來實現溫度的判別，從而發現配電設備可能存在的問題。在實際檢測工作中發現這些技術對當下的檢修要求來說是完全能夠滿足的，紅外線檢測技術能充分實現不取樣的狀態下對于故障可能存在位置和程度進行一個評估，從而能夠幫助檢修人員及時發現在配電設備檢修過程中可能存在的問題。利用紅外側帶電檢測技術，能夠大規模地對區域內的設備進行檢測，對于一些電流會導致設備溫度升高的情況尤為適用，能夠幫助檢修人員提高檢修效率。

在實際工作當中，某配電室具有一臺控制變壓器，其主要功能在于提供高壓配電柜高壓斷路器的控制回路電源。正常情況下其二次電壓為220V，當夏季來臨后，隨著周圍環境溫度的升高變壓器的溫度也會進一步上升，最高時能達到50度左右，由于溫度的升高，將會在很大程度上導致變壓器可能出現短路爆炸等安全事故，因此該配電室也十分重視對于變壓器的檢修工作。利用紅外測溫儀能夠實現對于變壓器的快速測定，在檢修人員進行檢測過程中發現變壓器表面溫度達到90度，色澤也產生了一些變化，因此根據這些特性可初步判定該變壓器輸入的第一次電壓高于原本設定的100V［4］。在停電狀態下對變壓器利用兆歐表進行阻撓絕緣測試，根據測試結果顯示變壓器發熱的原因是由于阻撓絕緣電阻破損導致的。

2.4 超聲波檢測技術

當局部放電現象沒有出現時，在被檢測對象周圍其電場應力和粒子力都會保持一個相對均衡的狀態，也正因如此，當出現局部放電現象后這種均衡狀態將會被打破，隨之而來的也會導致電荷的遷移，正負電荷中和之后所產生的電流脈沖將會導致升溫膨脹現象的出現。升溫膨脹現象出現后，當有電流通過時平衡狀態將會恢復，但此時局部放電區域的體積也會因此而產生一定影響導致介質的緊密狀況發生改變，電場應力將會產生劇烈震蕩，發出20～200kHz的超聲波，而這也為超聲波檢測技術提供了條件。

在實際操作過程當中進行超聲波檢測時，為保證檢測的實際效果應利用超聲耦合劑附著在傳感器的測量表面，目的是最大限度降低傳感器和被檢測設備間空隙的影響。就實際工作而言，在某地區一條10kV的線路在進行日常檢修過程中，相關檢修人員利用超聲波巡檢儀進行檢測，發現放電聲音位于8號桿下引線連接部分，經診斷可能是由于松動而導致的放電聲音，迅速在放電區域進行檢測，發現該部位劣化度達到97，工作人員對其進行緊急維修，維修工作完成之后利用WUD巡檢儀進行復檢，發現問題已經得到解決。

2.5 暫態的電壓檢測技術

此種技術方法是充分利用某些地方出現局部放電現象后會產生電磁波現象來實現的，當出現電磁波后電子途徑設備會因金屬體和接地體的緣故而出現暫態電壓脈沖。當出現局部放電現象后電子將會高速移動，而電子在進行移動的過程中都是由帶電體向非帶電體移動，受到趨膚效應的影響，在放電點將會出現電磁波信號并向著兩端延伸。這種電磁波信號并不會出現滲透現象。對于這種檢測技術而言，在檢測的過程中憑籍的是檢測人員對于局部放電所產生的暫態地電壓進行準確定位和分析。為保證在檢測過程中不會出現數據的偏差，應當要保證各個站所使用的設備為同一個。在檢測過程中當出現異常狀況后應開展動態檢測，從而降低誤差發生的可能性，同時也為檢測人員發現隱藏的問題提供充足的數據支撐。

就某配電室為例，當檢修人員對開關柜進行日常隱患的排查時，利用暫態地電壓檢測法開展工作，經過測量后發現開關柜的放電測量結果為0，某開關柜局部放電測試值55dB。檢測人員在檢測過程中發現存在有較為明顯的放電聲，由此推斷得出初步結論：在開關柜中存在局部有害放電。工作人員借助定位儀對于放電位置進行了確定，即柜內套管位置，該部位放電測試值65dB。在對該部位進行修理后問題得到順利解決。

3 基于健康狀態評估的配電設備實時故障率模型

為進一步提高配電設備狀態的檢測效果，模擬建設出基于健康狀態的實施評估故障模型，傳統評估模型通過對于歷史數據的分析來確定可能發生的潛在風險，但是這種評估方法仍不準確，不能確切反應配電器的實時效果。就配電設備而言，在實際使用過程中對其影響最大的應當是健康狀態。也正因此基于健康狀態建立起如下模型：通過對于配電器各個部分進行綜合評分之后，根據評分狀態來確定各個部分的健康狀態H（0～100），將配電器的健康狀態分為四大類，包括有正常、注意、異常、嚴重狀態。其中，H值達到85分以上屬于正常，當位于75～85分之間時為注意狀態，60分以下屬于嚴重狀態［5］。

就配電變壓器為例，整體健康狀態應是由各部分的健康狀態共同決定的，包括有繞組、鐵芯等部件，而各個部分的健康狀態在某種程度上又是受到負載率、繞組溫度等指標來實現。除了動態指標，運行年限、負荷等靜態指標也會造成影響。因此應對各個部件進行綜合評價，在得到各個部分的健康狀態后擬得出如下實時健康指數如下：，式中ωj為配電設備各個部分權重，Xj為各個部分的得分值，j為配電設備部件數量。

據此可得出實時故障率和實時健康指數λ=KeCH，公式λ為實時故障率，K為比例系數，C為曲率系數。由于考慮到在同一地區所使用的設備為同一個，因此可以對于常用故障率λe，利用最小值對于K和C值進行求解，再結合上式得出健康狀態下的實時故障率。

綜上，配電設備狀態檢修技術的有效應用能幫助實現配電系統的高效檢修，及時發現在運行過程中所可能存在的問題，降低損失、提高電網運行的穩定性，具體的檢修方法應根據實際情況來進行選擇。