淺析配電網戶外架空設備非接觸式帶電檢測技術

陳軍強　高銀平

摘要：為較大程度的提升配電網供電的可靠性，并及時發現關鍵技術的相關問題，本文主要對幾種配電網戶外架空設備非接觸式帶電檢測技術特點進行分析。

關鍵詞：配電網;戶外架空設備;非接觸式帶電檢測技術

1.非接觸式帶電檢測技術應用與研究現狀

在電流電壓的作用下電氣設備會在運行時發熱，那些存在異常的設備，缺陷部位會發生溫度變化，設備持續過熱就會導致出現故障。另外設備設計制造缺陷、設備絕緣老化和劣化都會導致局部產生放電，進而導致形成放電性缺陷。

局部放電指的是因為絕緣結構中電場不均勻分布，局部在相應條件下產生的場強過高而使絕緣介質局部放電情況。局部放電會緩慢逐漸破壞到絕緣設備，安全隱患較大。持續放電會導致材料完全喪失絕緣性能或劣化，進而導致設備因絕緣擊穿而出現故障，甚至大范圍停電。所以需對產生缺陷時隨之出現的物理、化學特征量，及時防范缺陷。

當前局部過熱缺陷主要選擇紅外熱成像測溫檢測技術，放電性缺陷主要適用于紫外成像、超聲波局部和超高頻局部等放電檢測技術。

2.非接觸式帶電檢測技術

2.1紅外熱成像測溫檢測技術

如果物體表面溫度大于絕對零度則會對電磁波產生輻射，且對電磁波輻射的波長和強度也會隨溫度變化而變化，“紅外線”即是0.75-1μm波長的電磁波。紅外熱成像測溫檢測是基于設備的熱分布，把帶電設備表面發出的紅外輻射能量（特定波段紅外線信號）用光電技術向檢測裝置的光敏元件反映的過程，以電信號代替紅外輻射信號，溫度數值和紅外圖像通過裝置顯示器清晰顯示出來，以此對溫度值進行計算，可為運維人員診斷設備運行情況提供依據。紅外熱成像測溫是對因電壓不均勻分布、介質和電阻損耗引起的設備局部溫度變化進行檢測，可對相關設備表面局部過熱情況進行檢測成像，當前在配電線路日常運維巡檢中廣泛的應用到該技術。盡管紅外熱成像測溫檢測裝置在檢測帶電線路一些缺陷（如連接不良、高阻缺陷等）時應用效果較好，但因溫升是隨著時間逐漸變化，對于老化和劣化的設備，初期絕緣破壞時因局部放電而產生的微小熱量，紅外熱成像測溫檢測較難發現。而且需要巡檢人員手持裝置在距離桿塔較近的區域對配電線路巡檢，較大的工作量也對巡檢效率造成影響。

2.2紫外成像放電檢測技術

設備局部產生放電或電暈放電，放電位置會有大量紫外線輻射。該檢測技術便是通過接受和處理這種紫外線信號，放電的參數量化為“光子數”，并疊加可見光的影像，最終顯示在檢測裝置屏幕上，使放電源位置和放電特征信息更加直觀。當前常見的日盲紫外成像放電檢測，分辨率和靈敏度都較高，且具有良好的抗干擾能力，但該檢測裝置成本較高。現場檢測過程中，增益和與放電源的距離都會影響到裝置所顯示“光子數”，需綜合放電量情況對裝置的增益不斷進行調節，而且無法固定觀測距離。國內外當前主要在輸變電領域對該技術應用較多，且國外主要是機載紫外成像檢測，主要用來對輸電線路進行巡檢，卻較少用來檢測配電設備?？傊?，受配電設備帶電檢測工作量較大、裝置成本、巡檢要求較高等的制約，在配電網設備缺陷帶電檢測中并沒有大力推廣紫外成像檢測技術。

2.3超聲波局部放電檢測技術

在電氣設備應用最早的超聲波檢測，是傳播過程中反射回來的信號，利用發射式超聲波檢測裝置發射的超聲波信號接受后對設備有無缺陷進行分析。但檢測準確率方面存在缺陷，因此也沒有廣泛應用。當前配電線路戶外架空經常使用的非接觸式設備的超聲波局部放電檢測裝置只單方面接收信號，通過對存在絕緣缺陷的設備因局部放電而產生的2-200kHz超聲波信號采樣和分析，再轉化為分貝值、波形和可聽噪聲，巡檢人員利用耳機有無異?？陕犜肼?，進而做出放電缺陷判斷。該檢測技術可對配電線路變壓器、開關設備、導線污穢放電、設備破損等產生的放電超聲波信號進行檢測。超聲波的聲束可在特定方向集中，沿著直線在介質中傳播，根據對超聲波傳感器的指向和位置不斷變化，通過交會法對放電源位置大致做出判斷。當前配電線路日常巡檢已經逐步開始試用該技術裝置，但盡管該技術的應用效果較好，儀器也便于攜帶，但未對配電網增長較快數量較多的設備狀態提供更好的檢測服務，該技術還需要進一步優化。

2.4超高頻局部放電檢測技術

設備缺陷產生局部放電不僅會產生紫外線和超聲波，還存在電磁波等特征量。超高頻局部放電檢測技術是指根據放電時產生的超高頻電磁波信號通過被超高頻傳感器陣列接收，綜合傳感器陣列和放電源空間位置和電磁波達到傳感器的不同時間差計算出的電磁波相對于傳感器陣列到來方向和放電源的位置。但傳感器接收到的電磁波成分因電力設備、周圍設備金屬表面產生的反射波、電磁波等的影響而變得更復雜，進而對檢測精度造成影響。而且在復雜電磁環境處理信號波形、傳感器陣列優化配置、放電激發的電磁波傳播特性等方面也對該技術進行了研究。當前超高頻局部放電檢測在對變電站內設備進行放電性缺陷檢測時應用較廣。如果對配電線路的設備進行放電性缺陷檢測，相比變電站內環境來說，放電源所處的電磁環境更簡單，理論上也適用于超高頻檢測技術，國內外也做過類似研究。當前因受裝置成本、電磁波信號快速檢測和處理、檢測距離較遠時會影響定位或定向結果等的制約，還未在配電網設備缺陷帶電檢測中應用。

3.結語

總之，帶電檢測技術作為一種“智能運檢”的重要技術，在檢測配電網設備狀態和預警中的作用較大，可對設備故障起到有效的預防作用，故障停電時間也大大縮短。尤其是對設備缺陷進行檢測的非接觸式帶電檢測技術的出現和發展，更為配電網穩定可靠供電奠定了基礎。

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