電網設備狀態檢測技術的應用研究

曹 偉

國網拉薩供電公司，西藏 拉薩 850000

0 引言

電網設備狀態檢測技術是一種根據設備狀態檢測信息，對設備健康狀態和故障發展趨勢做出評估的新技術。設備故障一般具有一定的發展過程，電網設備狀態檢測技術在故障形成初始階段可根據聲、光、熱等現象準確定位故障，同時可將其作為處置故障的決策依據。依據設備的實際情況可制訂維護、檢修策略和計劃，從而合理降低檢修成本。

1 典型案例概述

某110 kV變電站運行人員巡檢時發現某110 kV線路開關本體存在異響聲。該設備為126 kV SF6氣體絕緣金屬封閉組合開關設備。檢修專業人員到達現場對該線路開關進行外部檢查，開關彈簧機構均合閘到位，機構內部無振動，外部連接螺栓無明顯松動。現場檢查本間隔開關SF6壓力均正常，后臺均無異常信號。現場人員在該線路停電轉檢修過程對開關異響情況進行觀察，將開關轉為熱備用后，即斷開斷路器時（母線側帶電），異響消失。未對該間隔進行特高頻、超聲波局部放電及暫態地電壓等檢測。

采用TP-40型SF6電氣設備絕緣氣體綜合檢測儀對該線路斷路器氣室進行氣體檢測，檢測結果S02氣體含量超標，具體數據如表1所示。

表1 斷路器氣室氣體檢測結果表

2 現場檢查及異常原因分析

2.1 觸頭和噴口情況

斷路器A、B、C相柱的絕緣筒，絕緣拉桿和絕緣支撐座等絕緣件無臟污、裂痕和閃絡痕跡，裝配位置無放電痕跡。A相大噴口與弧觸頭燒蝕情況如圖1所示。A相小噴口燒蝕情況如圖2所示。

圖1 A相大噴口與弧觸頭燒蝕情況

圖2 A相小噴口燒蝕情況

2.2 異響原因判斷及分析

拆解過程發現斷路器基礎與底架之間的固定螺栓存在松動。GIS設備在電動力和外界干擾源的作用下會產生振動，長期在振動力的作用下，可能引起螺栓緊固部位松動。在電動力的作用下，會加劇設備本體和氣室內部各連接處擋片的振動，引起擋片產生震顫響聲，從而造成開關異響。當開關轉為熱備用后，電動力消失，異響也消失，且解體檢查未發現局部放電點，可間接驗證開關異響是因振動所引起的。

現場拆解檢查該線斷路器滅弧室發現，A相滅弧室引弧觸頭有燒蝕，弧觸頭和噴口內積累少量白色粉末，B、C相滅弧室內弧觸頭和大/小噴口均正常，無白色粉末情況。通過分析判斷可能是該線路斷路器A、B、C三相開斷過不同負荷的電流造成三相弧觸頭和噴口燒蝕程度不同，且A相開斷的負荷電流遠大于B、C相。

3 電網設備狀態檢測的重要性

通過上述案例處置可以發現，造成此次異響原因是斷路器基礎與底架之間固定螺栓存在松動，而螺栓松動并不會影響設備正常運行。內部觸頭放電、燒損或其他影響設備運行因素在開關解體后并未發現，檢測手段單一、檢測數據無法為后續問題處理提供強有力依據和指導作用，在沒有經過充分的科學論證即進行開關解體檢查存在一定的盲目性。

3.1 狀態檢測概況

國家電網在2007年開始逐步推廣電網設備狀態檢測，經過多年推進和不斷深化，電網設備狀態檢測在江蘇、浙江等網省公司已經非常成熟，積累了很多寶貴的經驗。電網設備狀態檢測是現代電力企業普遍推行的一種設備檢修管理策略。根據狀態檢測信息，對設備健康狀態和故障發展趨勢做出評估，依據設備的實際情況制訂維護計劃和檢修策略，合理降低檢修成本，提高檢修效率，保障設備運行的可靠性[1]。

3.2 狀態檢測的優勢

狀態檢測具有以下優勢：一是能預先發現潛在的故障點，確保現場設備持續、安全、有效運行；二是為設備采取預防措施提供了科學依據；三是為更換或者維修舊設備提供了依據，能充分利用現有設備，達到最佳經濟效益；四是可以對設備的局部放電定量測試，也可以對放電狀況進行在線監測[2]。

3.3 典型狀態檢測方法

根據設備整體結構，7大類設備適宜狀態檢測，主要包含輸電線路、變壓器、開關類設備、互感器、避雷器、電纜、開關柜，文章重點列舉兩類設備狀態方法作為參考。

（1）光纖式在線測溫監測。光纖溫度監測終端具有6個ST光纖接口，能夠同時支持6個光纖溫度傳感器，最多實現6通道的溫度測量。帶背光的LCD顯示屏能夠同時顯示6個通道的溫度數值，并具有溫度報警指示功能。開關柜側觸頭溫度檢測示意圖如圖3所示。

圖3 開關柜側觸頭溫度檢測示意圖

變電站綜合在線監測系統數據庫接收溫度檢測終端和SCADA系統傳來的同時間點溫度信息和負荷信息，進行統計分析，描繪成趨勢曲線，然后通過軟件中時間段選取形成溫度和負荷變化的趨勢曲線，三相負荷電流和三相溫度變化如果不一致，則表示存在故障隱患。

（2）超聲波局部放電檢測。電氣設備發生局部放電時，通常會伴隨產生不同的物理和化學現象。局部放電檢測就是通過對這些現象進行檢測，對局部放電進行定性和定量的分析，從而判斷設備絕緣老化現象，確定設備運行狀態。通過超聲波局部放電檢測，分析檢測數據和超聲波圖譜，運用高頻電流檢測和特高頻檢測可實現故障的精確識別和定位，還可以特高頻測試信號波形、圖譜進行判斷[3]。

局部放電檢測可在短時間內對開關設備運行狀態進行評估，其測量結果可以用于指導后續故障處理和制訂處理方法。局部放電值判斷標準如表2所示。

表2 局部放電值判斷標準

4 結束語

文章通過分析狀態檢測技術在典型案例中的應用可知，運用電網設備狀態檢測技術一定程度上能起到防患于未然的作用，可以提前發現并及時排除故障隱患，設備運維管理單位可根據自身設備情況制定周期性的設備狀態檢測計劃，常態化開展設備狀態檢測能有效避免設備維修頻繁、盲目維修等問題。