配電設(shè)備運(yùn)檢中帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用分析

劉哲

摘要：配電設(shè)備點(diǎn)多面廣、數(shù)量龐大，為了更好的監(jiān)測電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，研究分析帶電檢測技術(shù)在配網(wǎng)線路設(shè)備運(yùn)檢中的應(yīng)用變得尤為重要。通過分析各種帶電檢測技術(shù)，將檢測方法按照不同技術(shù)的適用范圍予以結(jié)合運(yùn)用，可以發(fā)揮不同種帶電檢測技術(shù)的優(yōu)勢，對于深化推進(jìn)配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和故障，提高配網(wǎng)運(yùn)維工作效率和質(zhì)量都具有重要意義。

關(guān)鍵詞：配電設(shè)備;配網(wǎng)運(yùn)檢;帶電檢測;狀態(tài)檢修

0 引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的不斷加快，如何高效運(yùn)行維護(hù)大容量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)成為主要問題。開展配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作將大幅減少計劃停運(yùn)次數(shù)，有效提高供電可靠性和服務(wù)質(zhì)量。帶電檢測技術(shù)作為不停電狀態(tài)下對設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行現(xiàn)場檢測的重要技術(shù)手段，在提高檢測的質(zhì)量和效率上發(fā)揮了重要的作用。國家電網(wǎng)公司近年來一直致力于帶電檢測技術(shù)的研究推廣和應(yīng)用，部分省電力公司建立了比較完善的管理技術(shù)體系，逐步出臺相關(guān)帶電檢測管理規(guī)定和指導(dǎo)方法，制定了帶電檢測技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則和儀器設(shè)備的使用技術(shù)規(guī)范手冊，帶電檢測相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用正在有序發(fā)展中[1]。

1 帶電檢測概述

1.1 帶電檢測定義

電力設(shè)備帶電檢測是指在設(shè)備帶電運(yùn)行條件下，對設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行現(xiàn)場檢測。根據(jù)設(shè)備局部放電過程中產(chǎn)生的各種物理現(xiàn)象，如電、聲、光和熱等，重點(diǎn)檢測“電磁波、振動、超聲波及發(fā)熱”等參數(shù)，用于發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的電氣設(shè)備所存在的潛在性故障。只檢測電氣設(shè)備在檢測時刻的運(yùn)行狀態(tài)，只做電氣檢測，不做繼保傳動檢測。

運(yùn)維人員可以通過帶電檢測、狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，實時了解設(shè)備的健康狀況，并通過特殊的實驗儀器、儀表裝置、對被測的電氣設(shè)備進(jìn)行特定的檢測，及時判斷設(shè)備的異常和預(yù)估設(shè)備的故障情況，并在故障發(fā)生前開展檢修排除安全隱患。

1.2 帶電檢測優(yōu)勢

在設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下開展帶電檢測，無需停電，測試靈活方便，設(shè)備檢測可以按照其預(yù)定周期進(jìn)行，合理安排檢修項目和檢修時機(jī)，可最大化地降低檢修成本，提高設(shè)備的可用性。配電線路和設(shè)備在運(yùn)行過程中，若絕緣材料的絕緣性能出現(xiàn)問題，或者設(shè)備環(huán)境發(fā)生較大變化，如環(huán)境溫度過高或濕度較大等，都會引發(fā)線路和設(shè)備出現(xiàn)局部放電等安全問題。若局部放電長期存在，在一定條件下會造成設(shè)備主絕緣電氣強(qiáng)度的下降和損壞，進(jìn)而出現(xiàn)運(yùn)行故障。帶電檢測一般采用便攜式檢測設(shè)備，在運(yùn)行狀態(tài)下，對設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行的現(xiàn)場檢測，其檢測方式為帶電短時間內(nèi)檢測，快速判斷運(yùn)行設(shè)備是否存在缺陷，預(yù)防設(shè)備損壞并保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行[2]。

1.3 帶電檢測項目

主要包括紅外測溫、油色譜分析、暫態(tài)地電壓局部放電檢測、超聲波局部放電檢測、SF6六氟化硫氣體紅外成像檢漏、高頻局部放電檢測、鐵芯接地電流、相對介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量測定、紫外成像檢測、油中溶解氣體分析、金屬護(hù)套接地系統(tǒng)、避雷器泄露電流檢測等。

2 帶電檢測方法的原理與運(yùn)用

2.1 紅外測溫技術(shù)

紅外測溫利用紅外線對溫度敏感的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量，可現(xiàn)實物理表面輻射能量密度的分布情況。紅外線是由波長在0.75～1000μm的電磁波組成，具有可反射、可折射、可散射、可干涉和可吸收等特性。任何物質(zhì)，只要本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都會輻射一定的紅外線。在檢測物體時，可以不需要直接接觸物體，并且具有靈敏度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，能在運(yùn)行中有效地檢測和判斷一次設(shè)備的過熱缺陷，以判斷設(shè)備故障所在的位置及程度，對設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出判斷。

紅外測溫技術(shù)適用范圍較為廣泛，可以對配電線路設(shè)備進(jìn)行大面積檢測。主要檢測配線線路設(shè)備由于發(fā)熱，或者電壓致熱導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)缺陷等情況。但是為獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，需要使用精度較高、性能良好的檢測儀器，并在不受外界因素干擾的環(huán)境中進(jìn)行。使用紅外檢測技術(shù)，通過檢測表面的溫度變化情況掌握設(shè)備的實際情況，但是對于設(shè)備內(nèi)部情況無法準(zhǔn)確掌握，如電纜接頭是否存在接觸過熱的情況。由于只能用于檢測設(shè)備的外部溫度情況，無法控制檢測產(chǎn)生的誤差，從而影響到檢測精度[3]。

2.2 暫態(tài)地電壓法（TEV）局部放電檢測技術(shù)

配電線路設(shè)備出現(xiàn)局部放電情況時，會使設(shè)備與接地系統(tǒng)之間產(chǎn)生暫態(tài)電壓脈沖。采用暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)，通過檢測配電線路設(shè)備的局部放電情況，可以收集到放電點(diǎn)發(fā)出的輻射電磁波信號，根據(jù)信號的變化，判斷設(shè)備金屬外殼帶有的暫態(tài)地電壓持續(xù)狀態(tài)。檢測時，將檢測裝置安裝在設(shè)備上，由于設(shè)備出現(xiàn)局部放電的情況，在傳播過程中遇到不規(guī)則、連續(xù)性不強(qiáng)的金屬切面時，電流行波會通過電磁波的方式進(jìn)行空間切面?zhèn)鞑?，使外表面在電流行波的作用下發(fā)生暫態(tài)地電壓。通過對暫態(tài)地電壓的信號接收，并使用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行信號識別與信號對比，及時判斷局部放電過程中可能出現(xiàn)的安全隱患及危險系數(shù)。

采用暫態(tài)地電壓檢測技術(shù)，可以檢測多種配電線路設(shè)備，包括TEV傳感器、開關(guān)柜以及配電柜等設(shè)備的局部放電情況。以檢測TEV傳感器為例，將檢測裝置放置在傳感器的兩端，通過兩端的接收裝置，可以確定局部放電的位置，掌握局部放電的強(qiáng)度和頻度。暫態(tài)地電壓技術(shù)在檢測過程中，獲得的電壓幅值與局部放電的放電量和傳播途徑有關(guān)，獲得的衰減量與放電點(diǎn)的位置、設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.3 超聲波法局部放電檢測技術(shù)

當(dāng)配電設(shè)備發(fā)生局部放電時，不僅會激發(fā)出電磁波信號，也會產(chǎn)生壓力波導(dǎo)致放電點(diǎn)周圍的電場應(yīng)力、介質(zhì)應(yīng)力和粒子力失去平衡而產(chǎn)生振蕩，從而產(chǎn)生工作頻率為20～200kHz的聲波信號，即超聲波，從局部放電點(diǎn)以球面波的方式向四周傳播。通過對超聲的檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障。由于超聲波的波長較長，因此它的方向性較強(qiáng)，能量比較集中，超聲波檢測原理就是通過傳感器接收信號，再對聲信號分析判斷來診斷局部放電的。

超聲波檢測技術(shù)主要用于測量配電設(shè)備的表面放電，超聲波局部放電檢測技術(shù)適用于配電變壓器、避雷器、開關(guān)柜/環(huán)網(wǎng)柜、配電柜、電纜分支箱和斷路器的放電現(xiàn)象，以及線纜絕緣劣化導(dǎo)致的放電等[4]。

2.4 高頻法局部放電檢測技術(shù)

高頻局部放電檢測是采用高頻電流傳感器（通常為羅氏線圈），對流經(jīng)電力設(shè)備的接地線、中性點(diǎn)接地線以及電纜本體中放電脈沖電流信號進(jìn)行檢測的一種局部放電檢測技術(shù)，檢測頻率為3～30MHz，其傳感器分高頻電流傳感器、FMC傳感器、電容耦合傳感器等[5]。另外，通過提取放電波形的時域和頻域特征，運(yùn)用聚類分析的方法將防電信號和干擾信號進(jìn)行分離，可減輕噪聲干擾[6]。

高頻局部放電檢測具有便于攜帶、方便應(yīng)用，檢測靈敏度高等有點(diǎn)，但抗電磁干擾能力相對較弱，僅適用于具備接地引下線電力設(shè)備的局部放電檢測，主要包括電力電纜、變壓器鐵芯及夾件、避雷器等設(shè)備。

3 總結(jié)與展望

各種帶電檢測技術(shù)在科研人員的研究與實踐下，檢測手段日益成熟，在設(shè)備檢測和運(yùn)維中合理運(yùn)用帶電檢測技術(shù)，可以彌補(bǔ)停電檢測的不足，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并實施針對性檢修，提高電網(wǎng)運(yùn)維管理和設(shè)備可靠性水平。帶電檢測作為發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備潛在性運(yùn)行隱患的有效手段，目前廣泛運(yùn)用于電網(wǎng)設(shè)備缺陷的檢測和診斷。

未來研究方向包括建立統(tǒng)一的檢測方法及裝置，評價帶電檢測設(shè)備的測量精度、工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性上，包括規(guī)范裝置選型和使用，確保狀態(tài)檢修基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在全面推行應(yīng)用帶電檢測的過程中，也需要規(guī)范開展在線檢測與例行停電試驗等項目，綜合利用各類技術(shù)對設(shè)備狀況進(jìn)行綜合判斷，才能有利于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在性運(yùn)行隱患;也有利于科學(xué)地進(jìn)行檢修決策，有效降低檢修成本，提高設(shè)備可用性;更有利于形成符合狀態(tài)檢修要求的管理體制，提高電網(wǎng)檢修、運(yùn)行的基礎(chǔ)管理水平。

參考文獻(xiàn)：

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