綜合應(yīng)用多種帶電檢測(cè)手段確診設(shè)備局部放電缺陷

姜鐘劍

（1.西安工程大學(xué)，陜西 西安 710600；2.國(guó)網(wǎng)延安供電公司，陜西 延安 716000）

電力設(shè)備的局部放電現(xiàn)象主要是由于絕緣部分失效引起的，可能對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成多種影響，甚至引發(fā)觸電事故、火災(zāi)等嚴(yán)重后果。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，需要對(duì)電力設(shè)備局部放電缺陷問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)診斷和處理。目前關(guān)于電力設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)的研究已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，并取得許多研究成果，檢測(cè)技術(shù)手段越來(lái)越先進(jìn)，有必要對(duì)多種帶電檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 電力設(shè)備局部放電缺點(diǎn)特點(diǎn)及常用檢測(cè)方法

在電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，絕緣結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)不均勻分布會(huì)引發(fā)局部放電現(xiàn)象。在局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高的部分，絕緣介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣部分失效。在局部放電過(guò)程中，往往伴隨著電脈沖、電磁輻射和化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象，局部溫度出現(xiàn)快速升高，并伴隨著聲光變化。在電力設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)中，常用的局部放電檢測(cè)方法可分為電測(cè)法與非電測(cè)法兩大類，比如高頻法和超高頻法等，屬于電測(cè)法，聲測(cè)、光測(cè)、化學(xué)檢測(cè)方法等，屬于非電測(cè)方法。目前在電力設(shè)備局部放電中常用的紅外測(cè)溫技術(shù)，屬于光測(cè)法中的一種，能夠利用紅外測(cè)溫傳感器，捕捉電力設(shè)備發(fā)出的紅外輻射信號(hào)，并將其顯示在熒光屏上，得到熱像圖譜。可以根據(jù)熱像圖譜對(duì)電力設(shè)備是否存在缺陷進(jìn)行判斷。利用紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)電力設(shè)備外部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，靈敏度和準(zhǔn)確性較高，但難以檢測(cè)到設(shè)備內(nèi)部缺陷。另外一種應(yīng)用較多的技術(shù)是超高頻檢測(cè)技術(shù)，屬于電測(cè)法的一種，可以在300～3000MHz頻帶范圍內(nèi)接收設(shè)備局放電磁脈沖信號(hào)，同時(shí)能夠避開(kāi)空氣中的放電脈沖干擾，因此檢測(cè)靈敏度較高。在有效的空間范圍內(nèi)，能夠?qū)﹄娏υO(shè)備局部放電缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位和識(shí)別。總體而言，目前電力設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越多，通過(guò)將多種技術(shù)進(jìn)行配合使用，可以進(jìn)一步提升電力設(shè)備局部放電缺陷的檢出率，同時(shí)為檢測(cè)結(jié)果的可靠性提供保障。

2 多種帶電檢測(cè)手段在設(shè)備局部放電缺陷確診中的綜合應(yīng)用

2.1 利用紅外檢測(cè)技術(shù)捕捉電力設(shè)備局部放電信號(hào)

在電力設(shè)備的正常運(yùn)行過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障問(wèn)題。其中局部放電缺陷的發(fā)生頻率較高，需要將其檢測(cè)機(jī)制常態(tài)化。比如在變電站主變壓器的日常運(yùn)行檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)主變壓器及高低壓側(cè)設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)因局部放電現(xiàn)象引起的設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題，并精準(zhǔn)確定設(shè)備的發(fā)熱部位。在檢測(cè)過(guò)程中，如果主變壓器10kV側(cè)的避雷器引下線和母線橋連接部分都出現(xiàn)溫度異常現(xiàn)象，可以在紅外熱像圖譜中及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)，主變壓器10kV側(cè)斷路器處于熱備用狀態(tài)，由2#變壓器負(fù)責(zé)站內(nèi)10kV系統(tǒng)的負(fù)荷電壓轉(zhuǎn)換，1#變壓器的10kV側(cè)則沒(méi)有負(fù)荷電流，紅外圖譜上的發(fā)熱部位是電壓致熱導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)紅外熱像圖譜進(jìn)行分析可以進(jìn)一步確定，紅外成像儀檢測(cè)出的母線橋和避雷器引線部分的溫度已經(jīng)達(dá)到26.7℃，而其他兩相相同部位只有24℃，其溫差已經(jīng)超過(guò)了《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中的標(biāo)準(zhǔn)允許范圍，可以確定電力設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷問(wèn)題。

2.2 利用超高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)確定局部放電特點(diǎn)

利用紅外測(cè)溫傳感器和熒光屏發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷問(wèn)題后，可以進(jìn)一步使用超高頻局放檢測(cè)技術(shù)對(duì)主變壓器周圍放電情況進(jìn)行檢測(cè)，確定局部放電特點(diǎn)。從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況來(lái)看，主變壓器10kV低壓側(cè)放電信號(hào)較為明顯，而且越接近低壓側(cè)放電信號(hào)越強(qiáng)。同樣利用超高頻傳感器和熒光屏自動(dòng)獲得超高頻檢測(cè)圖譜，通過(guò)對(duì)圖譜進(jìn)行觀察，可以看出主變壓器的兩側(cè)放電信號(hào)都開(kāi)始減弱，而且高頻側(cè)幾乎檢測(cè)不到異常的放電信號(hào)。這說(shuō)明放電信號(hào)不是干擾信號(hào)，而是由于紅外測(cè)溫檢測(cè)中設(shè)備熱度異常升高部分存在局部放電缺陷導(dǎo)致的。接下來(lái)可以根據(jù)超高頻圖譜特點(diǎn)，確定放電波形幅值較為密集、具有對(duì)稱性、存在于正半周，且相鄰放電信號(hào)的時(shí)間間隔基本一致，具有較為典型的懸浮放電特征。

2.3 根據(jù)設(shè)備局部放電診斷結(jié)果進(jìn)行停電檢修和處理

根據(jù)紅外測(cè)溫技術(shù)和超高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果，可以初步判斷設(shè)備存在懸浮放電缺陷，其產(chǎn)生的能量是引起設(shè)備發(fā)熱的主要原因。需要對(duì)存在問(wèn)題的1#主變壓器進(jìn)行停電檢修，重點(diǎn)檢查母線橋和避雷器引線的連接部位，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查可以發(fā)現(xiàn)，其連接部位螺栓、螺母處已經(jīng)出現(xiàn)明顯的燒灼痕跡，而且內(nèi)部存在熱塑套碎屑。這主要是由于在母線橋安裝避雷器引線時(shí)，未對(duì)母排的熱塑套進(jìn)行剝離，強(qiáng)行擰入螺栓，導(dǎo)致螺栓在旋入母排時(shí)對(duì)熱縮材料造成擠壓。這樣一來(lái)，母排和螺栓的連接不牢靠，容易產(chǎn)生懸浮電位，在局部放電過(guò)程中，導(dǎo)致溫度異常升高，被紅外測(cè)溫傳感器捕捉，出現(xiàn)圖譜異常現(xiàn)象。在停電檢修后，通過(guò)對(duì)缺陷部位進(jìn)行處理，清除熱塑套的殘余部分，并更換孔徑適中的螺栓。重新投入運(yùn)行后，未發(fā)現(xiàn)放熱現(xiàn)象，超高頻檢測(cè)也未發(fā)現(xiàn)電信號(hào)異常，說(shuō)明設(shè)備局部放電缺陷得到了有效解決。

2.4 綜合運(yùn)用多種帶電檢測(cè)手段對(duì)全封閉組合電器局放缺陷進(jìn)行檢測(cè)

從上述分析中可以看出，多種帶電檢測(cè)手段的運(yùn)用，可以更加準(zhǔn)確的分析電力設(shè)備可能存在的局部放電缺陷，明確其發(fā)生部位和類型，從而為停電檢修節(jié)約時(shí)間，最大化的保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。近年來(lái)，在電力技術(shù)的快速發(fā)展下，被應(yīng)用于設(shè)備局部放電檢測(cè)的帶電檢測(cè)設(shè)備也越來(lái)越多。下面以SF6全封閉組合電器的局部放電檢測(cè)問(wèn)題為例，探討多種帶電檢測(cè)手段的綜合應(yīng)用策略。

首先從SF6全封閉組合電器的使用特點(diǎn)來(lái)看，其占地面積小、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)管理較為便捷，已經(jīng)在變電站中得到廣泛應(yīng)用。SF6全封閉組合電器的設(shè)備故障問(wèn)題主要是內(nèi)部絕緣問(wèn)題引起的，伴隨著電、聲、光、機(jī)械振動(dòng)、化學(xué)變化等現(xiàn)象。可綜合采用超高頻、超聲波、SF6組分測(cè)試技術(shù)等，對(duì)其故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)和排除。而上述應(yīng)用到的紅外測(cè)溫技術(shù)，由于不適合檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部故障問(wèn)題，所以不予選擇。

在SF6全封閉組合電器出現(xiàn)局部放電故障時(shí)，主要是由于制造工藝、安裝工藝存在缺陷，設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中出現(xiàn)老化，設(shè)備內(nèi)部存在缺陷問(wèn)題等原因?qū)е碌摹＞唧w包括以下幾種缺陷類型，一是絕緣結(jié)構(gòu)缺陷，比如在盆式絕緣子的內(nèi)部或?qū)w交接處氣隙存在絕緣缺陷。二是絕緣表面存在殘留的金屬顆粒，這主要是制造和安裝缺陷導(dǎo)致的。三是導(dǎo)體表面或外殼表面存在毛刺，容易引發(fā)電暈放電，并導(dǎo)致絕緣部分被擊穿。

根據(jù)SF6全封閉組合電器設(shè)備的局部放電缺陷特點(diǎn)，可以綜合采用以下幾種檢測(cè)手段進(jìn)行診斷和處理：（1）超高頻局放檢測(cè)技術(shù)，這是目前SF6全封閉組合電器局放檢測(cè)采用的普遍方法，可利用超高頻傳感器對(duì)局部放電脈沖激發(fā)的電磁波信號(hào)進(jìn)行搜集，并利用智能傳感器的轉(zhuǎn)換功能，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，直接分析設(shè)備局部放電的嚴(yán)重程度。（2）超聲局放檢測(cè)技術(shù)，在設(shè)備出現(xiàn)局放問(wèn)題時(shí)，會(huì)產(chǎn)生超聲波脈沖，可對(duì)其縱波、橫波、表面波進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于SF6全封閉組合電器而言，沿SF6氣體傳播的縱波以球面波形式向四周傳播。一般橫波在固體中的衰減較小，可沿絕緣子或金屬件傳至外殼，并通過(guò)在外壁設(shè)置壓敏傳感器檢測(cè)外殼超聲波信號(hào)，對(duì)設(shè)備內(nèi)部可能存在的局放問(wèn)題進(jìn)行判斷。（3）SF6氣體檢測(cè)技術(shù)，在SF6全封閉組合電器設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局放問(wèn)題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致SF6氣體分解，可對(duì)其進(jìn)行取樣分析，判斷設(shè)備內(nèi)部局放現(xiàn)象的具體情況。對(duì)SF6氣體進(jìn)行檢測(cè)可利用各種檢測(cè)儀器檢測(cè)其純度和濕度，并確定分解物成分及有害成分，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷設(shè)備局部放電的嚴(yán)重程度。但是該方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可以利用上述方法發(fā)現(xiàn)設(shè)備局部放電問(wèn)題后，利用該方法進(jìn)行驗(yàn)證，提升測(cè)量結(jié)果的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)不同的設(shè)備局部放電缺陷問(wèn)題，可以選擇和使用多種帶電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)發(fā)揮各種先進(jìn)的智能傳感器的作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常現(xiàn)象，并診斷出局部放電部位和類型。通過(guò)綜合運(yùn)用不同帶電檢測(cè)技術(shù)，不僅可以提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，還能夠?yàn)榇_診后的設(shè)備檢修提供更加詳細(xì)的參考信息，從而節(jié)省停電檢修時(shí)間，保證電力的穩(wěn)定供應(yīng)。