摘要：根據(jù)變電站運行設(shè)備在運行過程中會出現(xiàn)不同熱效應(yīng)的現(xiàn)象，運維人員在定期的巡視設(shè)備過程中，可通過超聲波對設(shè)備帶電的檢測，以提高對設(shè)備健康狀態(tài)的監(jiān)控，實現(xiàn)設(shè)備的在線監(jiān)測，提高診斷設(shè)備缺陷的技術(shù)水平，降低設(shè)備停電的次數(shù)和時間，確保設(shè)備的安全、高效運行。

關(guān)鍵詞：超聲波技術(shù)；變電站；設(shè)備巡視；局部放電；在線檢測技術(shù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM595 文章編號：1009-2374（2016）17-0122-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.059

變電站運維人員每月最主要的工作就是定期設(shè)備巡視，檢查設(shè)備的運行狀況，及時進行故障判別，保障設(shè)備安全、穩(wěn)定運行，通常采用目測、手摸、耳聽的方法來進行設(shè)備運行情況判別，而目測是最直接最便捷的方法，但目測的方法有著很大的局限性，很難準確發(fā)現(xiàn)運行設(shè)備存在的發(fā)展性缺陷，尤其是那些在運行中極易發(fā)熱的設(shè)備缺陷，只有當設(shè)備發(fā)熱到一定程度時（此時運行設(shè)備已有不同程度的損壞）才能夠發(fā)現(xiàn)，使得設(shè)備缺陷未能在萌芽狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)而延誤了處理；還有就是隨著系統(tǒng)容量的增大、電網(wǎng)負荷的增加和設(shè)備的逐步老化，致使運行設(shè)備異常發(fā)熱的缺陷不斷增多，如用示溫臘片進行設(shè)備的發(fā)熱缺陷檢測，有時卻無法發(fā)現(xiàn)業(yè)已存在的故障，會誤判為設(shè)備出線接頭發(fā)熱導(dǎo)致的，而延誤了那些開關(guān)本體內(nèi)故障的及時處理。因此，利用超聲波檢測技術(shù)進行設(shè)備巡視，既能解決目測方法的局限性，又能大大提高運維人員判別設(shè)備缺陷的能力，特別是對迎峰度夏和重大節(jié)假日期間設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行起到舉足輕重的作用。下面就結(jié)合目前運維站利用超聲波帶電檢測技術(shù)在提高運維人員設(shè)備巡視效果的應(yīng)用上做一些介紹。

1 超聲波檢測的原理

超聲波檢測法的原理是電力設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號的時候，會產(chǎn)生沖擊的振動及聲音，通過在設(shè)備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號，從而判斷內(nèi)部是否存在局部放電信號。由于聲波的傳播不受金屬屏蔽的影響，所以檢測到的數(shù)值比較大。

局部放電暫態(tài)地電壓檢測法的原理是當高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個方向傳播。當內(nèi)部放電時，放電電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，因此外部檢測在屏蔽層處連續(xù)狀態(tài)時是無法檢測到放電信號的。往往屏蔽層在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)破損的情況下才會出現(xiàn)不連續(xù)的狀態(tài)，此時高頻信號便會傳輸?shù)皆O(shè)備外層，放電產(chǎn)生的電磁波將會通過設(shè)備金屬箱體的接縫或氣體絕緣開關(guān)襯墊傳播出去，而產(chǎn)生暫態(tài)對地電壓，再通過設(shè)備的金屬箱體外表面?zhèn)鞯降叵氯?。利用檢測傳到設(shè)備外殼上的脈沖信號來判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在局部放電，但由于開關(guān)柜整體屏蔽效果比較好，所以檢測到的信號比較微弱。

2 檢測分析方法

2.1 帶電檢測

2013年4月12日，阿勒泰供電公司運維人員在對110kV鹽堿變電站10kV開關(guān)柜進行帶電檢測例行試驗時，發(fā)現(xiàn)用Ultraprobe 9000超聲波局放檢測儀檢測出10kV選礦二線1017斷路器開關(guān)柜后上柜存在異常超聲波信號，測試結(jié)果如表1所示：

從以上測試數(shù)據(jù)可以看出，1017斷路器后上柜存在較大幅值的異常超聲波信號，其他開關(guān)柜的超聲檢測信號均在合格范圍內(nèi)。隨即用Ultra TEV plus+進行檢測，檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2中可以看出，1017開關(guān)柜后上柜與金屬的相對差值為6dB，不是很大，在合格范圍內(nèi)。

局部放電暫態(tài)地電壓檢測法是一種最新型的開關(guān)局部放電檢測方法，實際工作中該方法靈敏度高、操作方便，從而在開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)檢測中得到廣泛應(yīng)用。當開關(guān)柜內(nèi)部元件對地絕緣出現(xiàn)局部放電時，將會有少許放電能量以電磁波的形式轉(zhuǎn)移到柜體的金屬鎧裝上，此時便會產(chǎn)生持續(xù)大約幾十納秒的暫態(tài)脈沖電壓，在柜體表面通過傳輸線進行傳播，當容性傳感器探頭檢測到柜體表面的暫態(tài)脈沖電壓時，便可發(fā)現(xiàn)和判定開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電缺陷。

超聲波檢測法是通過超聲波傳感器來檢測設(shè)備放電時產(chǎn)生的超聲波信號，超聲波頻帶在20kHz以上時，就會不受外部噪聲的干擾。實際上，用超聲波檢測時，探頭是置于設(shè)備外部的，此時放電信號在絕緣介質(zhì)的作用下衰減嚴重，也失去了應(yīng)有的靈敏度，如進行定量分析將會存在較大的困難，但應(yīng)用于局部放電初測及比較嚴重的空氣中的放電效果較為明顯。而超聲波檢測方法的優(yōu)勢在于能檢測到地電壓甚至超高頻等手段無法發(fā)現(xiàn)的缺陷，特別是對某一發(fā)展階段反應(yīng)為振動信號的缺陷。

加之上述超聲波檢測又是在開關(guān)柜中上部母排的位置，通過局部放電暫態(tài)地電壓檢測法原理和超聲波檢測法原理，判斷可能存在母排螺絲松動而引起的局部放電缺陷。

2.2 復(fù)測

2013年5月13日，我們又對110kV鹽堿變電站1017斷路器開關(guān)柜進行了復(fù)測，復(fù)測結(jié)果見表3和表4。

從表中可以看出，超聲波異常信號仍然存在，從而更加確定存在局部放電現(xiàn)象。

2.3 隱患排查

2.3.1 根據(jù)兩次檢測結(jié)果判斷1017開關(guān)柜內(nèi)部可能存在局部放電現(xiàn)象，立即將1017開關(guān)柜列入月度檢修計劃進行停電消缺。在公司統(tǒng)一部署、安排下，于2013年8月14日對110kV鹽堿變電站10kV母線停電，將1017開關(guān)柜后柜門打開進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)B相母排有輕微的晃動，并且B相母排與支持絕緣子連接處存在明顯放電痕跡（如圖1）。

因此初步判定放電原因為固定鋁排螺絲松動引起的懸浮放電（如圖2）。

隨后，檢修人員對B相母排氧化的部分進行打磨處理，對氧化的螺絲進行更換并緊固（如圖3），重新恢復(fù)送電。

2.3.2 處理后恢復(fù)送電，對1017開關(guān)柜進行了重新測試，測試結(jié)果如表5和表6。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，在經(jīng)過處理后，超聲波異常信號消失，TEV檢測信號也較之前降低了很多，說明之前通過超聲波檢測的分析和判斷是準確的。即B相母線排固定螺絲松動，造成螺絲對母排懸浮放電。

3 注意事項

第一，事實上，10kV開關(guān)柜內(nèi)部不同的缺陷會形成不同的局部放電現(xiàn)象，對于內(nèi)部放電和表面放電而言，目前主要采用的非介入方式。帶電檢測的方法主要有超聲波檢測和暫態(tài)地電壓（TEV）兩種檢測方式，在一些設(shè)備發(fā)生放電的情況下，我們可以同時偵測到超聲波信號和TEV信號，但針對另一些放電情況，因內(nèi)部放電振動幅值非常小，通常只能檢測到兩種信號中的一種，因此實際操作中，應(yīng)該以超聲波、暫態(tài)地電壓檢測方式相互補充，才能夠有效地檢測到全部的局部放電現(xiàn)象。

第二，測試過程中需要注意排除噪聲干擾，手機等電子設(shè)備要遠離儀器和被檢測設(shè)備。檢測之前，應(yīng)加強背景檢測，背景測量位置應(yīng)盡量選擇被測設(shè)備附近金屬構(gòu)架。檢測過程中，一定要避免敲打被測設(shè)備，以防止外界振動信號對檢測結(jié)果造成影響。

第三，超聲波測試容易受到現(xiàn)場周圍環(huán)境的影響，特別是當設(shè)備本身產(chǎn)生不同程度的機械振動時，超聲檢測便會產(chǎn)生非常大的誤差，加之超聲傳感器的檢測有效范圍較小、靈敏度低，不大適用于大型的電氣設(shè)備。

第四，近年來超聲波檢測法的靈敏度有較大的提高，但其在電氣設(shè)備內(nèi)部的傳播效應(yīng)性較為復(fù)雜，特別容易在一些情況下出現(xiàn)超聲定位失敗現(xiàn)象，目前無法利用超聲波信號對局部放電進行模式識別和定量判斷，主要作為一種輔助測量方法加以應(yīng)用。

4 結(jié)語

超聲波法非常適用于局部放電故障診斷，它能使局部放電檢測技術(shù)向多元化方向發(fā)展。超聲測試與局部放電相結(jié)合的測量方法能準確判斷并找出設(shè)備內(nèi)部的局部放電故障點，具有操作方便、故障定位精準、讀取數(shù)據(jù)直觀等優(yōu)點。實踐證明，采用多種相互補充的測試方法，能迅速、有效地檢測到設(shè)備局部放電缺陷，該有效實用的檢測技術(shù)對提高電網(wǎng)供電可靠率具有重要意義。

參考文獻

[1] 王培義，朱伯濤.開關(guān)柜局部放電超聲波在線檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].河北電力技術(shù)，2010，（6）.

[2] 徐文，張守中，王勇.超聲帶電局部放電檢測技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2008，（4）.

作者簡介：陳江海（1971-），男，山東昌邑人，國網(wǎng)新疆電力公司阿勒泰供電公司助理工程師，研究方向：變電運行。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）