配電設備運檢中帶電檢測技術的應用分析

劉哲

摘要：配電設備點多面廣、數量龐大，為了更好的監測電力設備的運行狀態，研究分析帶電檢測技術在配網線路設備運檢中的應用變得尤為重要。通過分析各種帶電檢測技術，將檢測方法按照不同技術的適用范圍予以結合運用，可以發揮不同種帶電檢測技術的優勢，對于深化推進配網設備狀態檢修工作，及時發現設備隱患和故障，提高配網運維工作效率和質量都具有重要意義。

關鍵詞：配電設備;配網運檢;帶電檢測;狀態檢修

0 引言

隨著智能電網建設步伐的不斷加快，如何高效運行維護大容量、結構復雜的配電網成為主要問題。開展配電設備狀態檢修工作將大幅減少計劃停運次數，有效提高供電可靠性和服務質量。帶電檢測技術作為不停電狀態下對設備狀態量進行現場檢測的重要技術手段，在提高檢測的質量和效率上發揮了重要的作用。國家電網公司近年來一直致力于帶電檢測技術的研究推廣和應用，部分省電力公司建立了比較完善的管理技術體系，逐步出臺相關帶電檢測管理規定和指導方法，制定了帶電檢測技術現場應用導則和儀器設備的使用技術規范手冊，帶電檢測相關領域的研究和應用正在有序發展中[1]。

1 帶電檢測概述

1.1 帶電檢測定義

電力設備帶電檢測是指在設備帶電運行條件下，對設備狀態量進行現場檢測。根據設備局部放電過程中產生的各種物理現象，如電、聲、光和熱等，重點檢測“電磁波、振動、超聲波及發熱”等參數，用于發現運行的電氣設備所存在的潛在性故障。只檢測電氣設備在檢測時刻的運行狀態，只做電氣檢測，不做繼保傳動檢測。

運維人員可以通過帶電檢測、狀態監測和診斷技術提供的設備狀態信息，實時了解設備的健康狀況，并通過特殊的實驗儀器、儀表裝置、對被測的電氣設備進行特定的檢測，及時判斷設備的異常和預估設備的故障情況，并在故障發生前開展檢修排除安全隱患。

1.2 帶電檢測優勢

在設備正常運行狀態下開展帶電檢測，無需停電，測試靈活方便，設備檢測可以按照其預定周期進行，合理安排檢修項目和檢修時機，可最大化地降低檢修成本，提高設備的可用性。配電線路和設備在運行過程中，若絕緣材料的絕緣性能出現問題，或者設備環境發生較大變化，如環境溫度過高或濕度較大等，都會引發線路和設備出現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備主絕緣電氣強度的下降和損壞，進而出現運行故障。帶電檢測一般采用便攜式檢測設備，在運行狀態下，對設備狀態量進行的現場檢測，其檢測方式為帶電短時間內檢測，快速判斷運行設備是否存在缺陷，預防設備損壞并保證配電網的安全運行[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、相對介質損耗因數和電容量測定、紫外成像檢測、油中溶解氣體分析、金屬護套接地系統、避雷器泄露電流檢測等。

2 帶電檢測方法的原理與運用

2.1 紅外測溫技術

紅外測溫利用紅外線對溫度敏感的物理性質來進行測量，可現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，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、響應速度快等特點，能在運行中有效地檢測和判斷一次設備的過熱缺陷，以判斷設備故障所在的位置及程度，對設備的早期故障缺陷及絕緣性能做出判斷。

紅外測溫技術適用范圍較為廣泛，可以對配電線路設備進行大面積檢測。主要檢測配線線路設備由于發熱，或者電壓致熱導致設備內部出現缺陷等情況。但是為獲得準確的檢測數據，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境中進行。使用紅外檢測技術，通過檢測表面的溫度變化情況掌握設備的實際情況，但是對于設備內部情況無法準確掌握，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備的外部溫度情況，無法控制檢測產生的誤差，從而影響到檢測精度[3]。

2.2 暫態地電壓法（TEV）局部放電檢測技術

配電線路設備出現局部放電情況時，會使設備與接地系統之間產生暫態電壓脈沖。采用暫態地電壓檢測技術，通過檢測配電線路設備的局部放電情況，可以收集到放電點發出的輻射電磁波信號，根據信號的變化，判斷設備金屬外殼帶有的暫態地電壓持續狀態。檢測時，將檢測裝置安裝在設備上，由于設備出現局部放電的情況，在傳播過程中遇到不規則、連續性不強的金屬切面時，電流行波會通過電磁波的方式進行空間切面傳播，使外表面在電流行波的作用下發生暫態地電壓。通過對暫態地電壓的信號接收，并使用相應的傳感器進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的安全隱患及危險系數。

采用暫態地電壓檢測技術，可以檢測多種配電線路設備，包括TEV傳感器、開關柜以及配電柜等設備的局部放電情況。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，掌握局部放電的強度和頻度。暫態地電壓技術在檢測過程中，獲得的電壓幅值與局部放電的放電量和傳播途徑有關，獲得的衰減量與放電點的位置、設備內部結構有關。

2.3 超聲波法局部放電檢測技術

當配電設備發生局部放電時，不僅會激發出電磁波信號，也會產生壓力波導致放電點周圍的電場應力、介質應力和粒子力失去平衡而產生振蕩，從而產生工作頻率為20～200kHz的聲波信號，即超聲波，從局部放電點以球面波的方式向四周傳播。通過對超聲的檢測可以發現設備的故障。由于超聲波的波長較長，因此它的方向性較強，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。

超聲波檢測技術主要用于測量配電設備的表面放電，超聲波局部放電檢測技術適用于配電變壓器、避雷器、開關柜/環網柜、配電柜、電纜分支箱和斷路器的放電現象，以及線纜絕緣劣化導致的放電等[4]。

2.4 高頻法局部放電檢測技術

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），對流經電力設備的接地線、中性點接地線以及電纜本體中放電脈沖電流信號進行檢測的一種局部放電檢測技術，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，運用聚類分析的方法將防電信號和干擾信號進行分離，可減輕噪聲干擾[6]。

高頻局部放電檢測具有便于攜帶、方便應用，檢測靈敏度高等有點，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、避雷器等設備。

3 總結與展望

各種帶電檢測技術在科研人員的研究與實踐下，檢測手段日益成熟，在設備檢測和運維中合理運用帶電檢測技術，可以彌補停電檢測的不足，及時發現缺陷并實施針對性檢修，提高電網運維管理和設備可靠性水平。帶電檢測作為發現配電設備潛在性運行隱患的有效手段，目前廣泛運用于電網設備缺陷的檢測和診斷。

未來研究方向包括建立統一的檢測方法及裝置，評價帶電檢測設備的測量精度、工作狀態及數據傳輸準確性上，包括規范裝置選型和使用，確保狀態檢修基礎數據的準確性。在全面推行應用帶電檢測的過程中，也需要規范開展在線檢測與例行停電試驗等項目，綜合利用各類技術對設備狀況進行綜合判斷，才能有利于及時發現設備的潛在性運行隱患;也有利于科學地進行檢修決策，有效降低檢修成本，提高設備可用性;更有利于形成符合狀態檢修要求的管理體制，提高電網檢修、運行的基礎管理水平。

參考文獻：

[1] 鐘振東. 基于帶電檢測技術的變電檢修方法研究[D].山東大學，2019.

[2] 梁廣生，劉長華，潘冬秋.探討如何深化配網帶電作業安全管理[J].低碳世界，2019，9（12）：209-210.

[3] 李曉峰.局部放電檢測技術在供電系統中的應用[J].大眾用電，2020，35（03）：23-24.

[4] 楊越，劉昕，隋文秀，等.帶電檢測技術的重要性分析[J].科技資訊，2018，16（04）：68-69.

[5] 蒲金雨，趙堅，張玉波，等.變壓器局部放電帶電檢測方法及有效性分析[J].東北電力技術，2017，38（10）：50-53.

[6] 范聞博，盛萬興，高媛，等.帶電檢測技術在配電設備狀態檢修中的應用研究[J].電氣應用，2013，32（17）：64-67+80.