局部放電帶電檢測技術在變電站檢測中的應用

李娜

（河南天通電力有限公司，河南 平頂山 467000）

局部放電作為一種脈沖放電，會在變電站設備內部和周圍空間產生一系列的光、聲音、設備和機械的振動等物理現象和化學變化。這些伴隨局部放電而產生的各種物理和化學變化可以為監測電力設備內部絕緣狀態提供檢測信號。目前局部放電帶電檢測技術已經逐漸取代傳統的停電檢測方法在變電站設備狀態檢測中得到了非常廣泛的應用。

一、產生背景

很長一段時間以來，變電站設備檢修都是應用定期檢修和故障檢修相結合的方式，但是隨著科技的進步和電網的發展，傳統的檢修方法已經很難滿足電網發展的需求。近年來設備技術水平和制造質量大幅提升，免維護、少維護設備大量應用，早期制定的設備檢修、試驗規程滯后于裝備水平的進步。電力設備帶電檢測技術是采用便攜式檢測儀器，對運行中設備狀態量進行現場檢測系列技術的統稱。帶電檢測技術突出特點在于可以實現部分輸、變、配電設備在運行條件下的狀態診斷、缺陷部位的精確定位、缺陷程度的定量分析，解決了部分設備運行后沒有測試手段的難題，有利于提高設備的可靠。如果把超聲傳感器緊貼在GIS金屬殼體的外部，就可接收到局部放電產生的超聲波信號。如果缺陷為金屬顆粒，則當電場的庫侖力超過顆粒的重力時，顆粒就開始上下跳動，從而碰撞金屬外殼。每碰撞一次，將發射一寬帶瞬時超聲脈沖，并在殼體內來回傳播。來自這種顆粒的聲音信號是顆粒端部的局部放電和顆粒碰撞殼體的混合信號，超聲傳感器同樣也可以進行檢測。來自不同類型、不同位置和不同大小的缺陷的聲信號具有各自的特點，根據這些特點可以對缺陷類型進行識別，甚至進行危險性評估。但其缺點是：聲信號的幅值隨傳感器遠離故障點而快速衰減，只有當傳感器位于故障點附近時才能獲得最大靈敏度。因此，為了尋找缺陷就需要花費較長時間，但正是該缺點使得聲測法具有故障定位的能力。

二、局部放電帶電檢測技術在變電站檢測中的應用

（一）局部放電帶電檢測技術的干擾因素。局部放電由于本身設備的高靈敏性，非常容易受到外部干擾影響。在實際運用中，除了保證檢測儀器本身的可靠性、靈敏性和準確性外，檢測時需要避開一些干擾因素。當使用暫態對地電壓法檢測時，會受變電站里的背景電氣噪音的影響。這些噪音源包括：通過電力電子開關變流的直流電源、室外開關站的電暈放電、高頻通信系統（如手機）。將局部放電儀放置在變電站金屬大門（不出現局放活動的制品）的表面，通過TEV 法檢測到0～28dB不等的數值，這與之前在開關柜上的檢測數值相近，判斷應該是受到干擾因素的影響。超聲波檢測傳感器在現場使用時容易收到噪音和機械振動的干擾，若外部存在較大的噪音，UT 傳感器無法發揮檢測效果，將會嚴重影響檢測數據的真實性。其中變電站可能的噪音源包括：室內空調聲音過大、風機抽風聲音過響等。為了不影響檢測數值，需要在檢測前提前排除機械振動干擾。

（二）暫態對地電壓檢測法。暫態對地電壓檢測法主要用于檢測開關柜內部局部放電狀況。當開關柜發生局部放電時，電磁波信號通過金屬柜體上的不連續部位泄漏到外部空間，并且能夠在金屬柜體的表面感應到電壓信號，檢測到的電壓信號被稱為暫態對地電壓。通常來說，檢測時將局放儀的TE V 傳感器附著在電氣設備金屬柜體，靠近縫隙、觀察窗、排氣口處，便可自動顯示出檢測結果。這種方法操作簡便，易于快速分析判斷，非常適用于大規模電氣設備的普測工作中。根據國家電網規范，檢測結果＞20dB診斷為異常，需要進行處理。

（三）超聲波檢測法。超聲波檢測法主要用于檢測空氣中放電狀況。當開關柜發生局部放電時，會出現震動等物理現象，并且會以聲波的形式傳播。檢測時，利用UT傳感器，采集超聲波信號，再將超聲波信號轉成電信號進行檢測，并顯示檢測結果。一般檢測時將傳感器放在電氣設備外殼的縫隙、通風口上方，當與局放源形成直線時，能夠檢測到局放數值。該方法不受各種外部電氣干擾影響，并能夠對故障精準定位。根據國家電網規范，數值＞8dB 且≤15dB診斷為異常，數值＞15dB診斷為缺陷。

（四）與其他狀態檢測方法對比。使用較多的狀態檢測技術為紅外熱成像技術、鐵芯接地電流技術。紅外成像技術通過故障引起的紅外輻射熱量，檢測和判斷變電站設備的運行狀態，從而使變電站技術人員能夠按時獲取設備運行情況。鐵芯接地電流技術利用高精度鉗形表，用于電纜及變壓器接地扁鋼的漏電測量。對比局放檢測，紅外成像和鐵芯接地電流技術在變壓器等裸露的設備的檢測中運用較為普遍，但對于如開關柜等封閉的設備，二者普遍受到不同程度的限制，相比之下局放能夠很好地運用在開關柜等封閉的設備中。

三、案例分析

某站110kV GIS 設備自運行以來，設備運行情況良好，未出現較大的異常情況。2月2日和3 月16 日對110kV GIS 設備進行了狀態監測工作，未發現異常情況。但9月17日狀態監測人員對該站進行的特巡工作中，使用超高頻局放檢測儀發現134GIS 間隔存在異常信號，經分析該異常信號應該是在3月16日～9月17日期間內出現的突發的信號，隨后有關技術人員開展了一系列跟蹤監測、缺陷定位及分析工作。根據頻譜儀測試，在9月17 日時域異常信號為600MHz以上，9月29日時域410MHz 時有明顯的信號；結合超高頻信號與頻譜信號的變化特征，在現場采取了排除外界干擾、與同類設備比較等措施，通過連續的監測及相關數據分析，經分析認為在134-4隔離開關內部存在局部放電缺陷，決定解體檢查。

綜上所述，目前局部放電帶電檢測技術已經成為變電站設備狀態檢測的主要技術手段，通過不同的局部放電帶電檢測技術能夠對變電設備的實際運行情況進行及時準確的反映，從而有效的避免變電事故的發生。