输变电检测技术的应用

张乐桢

摘 要：输变电系统需要借助于科学合理的检测技术才能确保自身的安全运行，随着信息技术的不断快速发展，也有必要重新审视当前输变电检测技术的应用合理性。在这种背景下，文章重点从输变电变压器在线检测技术的应用、输变电线路的带电检测技术应用两个方面着手，对当前输变电检测技术的合理应用进行了探讨。

关键词：输变电；检测技术；变压器；在线监测；带电检测

引言

很长时间以来，要保障电力系统的安全运行，进行预防性的试验是一项较为可靠的方法。但是，电力系统目前正在向高压、容量大、信息技术应用等方面发展，因而对电力安全运行的指标有了新的要求，传统的预防性试验方法的应用性也原来越受局限。这些局限性主要表现在如下几个方面：预防性试验的开展需要在断电的状况下进行，并且必须要有一个较为固定的周期，这很难对于输变电过程中的问题进行及时的发现与排除；在断电试验的状态下，输变电设备的实际运行情况也无法切实反映出实际运行状态中的环境状况、电压情况及温度方面的差异，使得试验结果的代表性较差。对于输变电设备进行检测，并给予合理的评价是开展维护工作的基础，因而只有通过可持续的跟踪检测，才能够做到实时发现问题的要求，这就要求检测过程需要结合信息技术的应用，以提升检测水平。因而，通过融入信息技术，实施在线检测、带电检测等新的检测方式对于输变电工作的科学安全开展而言具有十分重要的意义。

1 输变电变压器在线检测技术的应用

1.1 变压器在输变电系统中的意义及在线检测趋势

变压器的主要作用为将电压转换以供电力传输或各种不同电压等级的用户使用，其角色极为重要。当变压器之内部绝缘油遭受电气与热能破坏因而导致燃烧或爆炸时，此时除了面临有害物质外泄及引发化学火灾危险外，并可能进一步导致电力系统大范围停电，形成相当程度的社会成本损失。对电力公司而言，其供电质量与供电可靠度将遭受质疑；对客户而言，因停电所造成的损失也将难以估计。因此，如能通过定期检测制度，在变压器异常状态进一步扩大以前及早检知其内部初期故障，进而安排停机日程实施进厂维修，则不仅可以节省社会成本，且对于电力系统供电质量与可靠度的提升，也有相当层面的帮助。防止变压器事故需有完备的保养维护计划及测试仪器设备辅助才能及早检测出变压器异常状况，目前变压器线圈、套管等装置定期维护项目有绝缘电阻测定、功率因子测定等；绝缘油则有破坏电压、含水量、酸价及油中气体分析等方法。上述的各种方法其主要目的不外乎是借助量测值来了解变压器的特性是否有变化，以便采取维护对策，保持安全运转。但线圈及套管的量测必须在停电下才能实施，绝缘油则是采用周期性在不停电下采油样送试，但这些试验均有周期问题，只有采取在线检测系统，才能克服这些问题及早期发觉变压器潜在异常。

1.2 变压器在线检测方法的常用方法

一是在线型tan δ监视法。其方法是采用各相线圈绝缘测试值互比方式，当有误差超出预先设定值时，则产生警报，维护人员获得警报后，需安排停电，以便做更进一步的各项电气特性、油中气体分析等检查来判断是否有异。本方法仅在美国地区少数变压器采用，使用时间甚短，效果尚未显现。二是在线局部放电检测法。在线局部放电检测技术因存在外界噪声干扰的背景问题无法有效克服，分析技术方面尚在起步阶段，目前在我国供电系统上使用在线局部放电检测，在较为静态的设备如绝缘瓦斯气封开关设备、比压器、比流器或电缆头上比较有显著的效果。三是在线简易型（单一气体）检测法。该系统主要的结构是由与变压器连接的黄铜接头、传感器主模块、I/0模块等所组成。其工作原理为溶于绝缘油中的可燃性气体通过选择性渗透薄膜到电化学气体传感器，经与外部进来的氧气结合产生电流；该电流信号经负荷电阻，由其电压降来测定气体的浓度；换而言之，电流信号正比于可燃性气體的反应速率，当反应速率快时，则电流信号量大，相对的电压降也大，故气体浓度大。该气体传感器只检测氢气，一氧化碳、乙炔、乙烯则由计算公式得到。主模块包含微处理器负责测定气体浓度运算、储存各类数据建文件输入、修改及通信处理等功能。四是在线油中可燃性气相层析检测法。在线油中可燃性气相层析检测法的使用在国外已有20年以上的历史，为确保变压器及其它充油电气设备运转安全，发展了各种不同的检测方式，其中以气相层析法来检测绝缘油中的溶解气体最为有效。目前利用气体色层分析法检测油中的溶解气体，从取油样、送油样、油气分离到色层分析整个过程来看，存在着很多缺点，如取油样不按标准作业程序、油样遭污染、分析过程操作繁琐、试验周期长等所造成的误差。除此之外，对于潜在问题变压器发展较快的故障不够实时，难以应变处置及弥补在线简易型油中气体检测器无法检测各成分可燃性气体的缺陷，因此近年来欧美、日本发达国家已研制小型在线油中可燃性气体色层检测器，安装在变压器上以对设备进行随时的运转动态检测。这是一项很实际且实用价值的新技术。在线油中可燃性气体检测器有高可靠度、省维护及自动化的特点。

2 输变电线路的带电检测技术应用

目前，带电检测技术主要包括红外线成像法、紫外线成像法和超声波检测法等。

红外线成像法主要用来检测电气设备由于介电损耗或电阻损耗等引起的局部温度升高，目前已得到广泛应用。红外检测的技术局限性在于，由于红外辐射在固体中的穿透能力极其微弱（对金属导体的穿透厚度只有微米数量级，对于大多数非导电材料的穿透厚度也小于1mm）。因此，对于大型复杂电力设备内部的某些故障，若其故障发热功率太小，或故障部位距设备表而太远，由于热量的横向传递，会使得故障发热不能在设备表而产生明显的特征性响应。或者由于设备内部的热交换过程特别复杂，致使内部的故障发热无法在设备表而形成特征性热场分布。在这些情况下，红外成像法就难以从设备外部检测到内部的运行状态。

紫外线检测方法主要是对各种输变电设备的表面进行检测，检测这些设备是否存在局部的放电现象而造成的碳化损害。检测导线外伤、高压设备的污染程度及绝缘缺陷检测等紫外成像检测的技术局限性在于，检测光子数量受检测距离、增益、气压、温度、湿度等因素影响，目前尚无正式的紫外检测标准规程可供参考。

超声波检测法是利用超声波在绝缘介质交界而发生反射、折射的原理，检测绝缘介质内部的裂纹缺陷。其优点是穿透力强、设备轻便、检测成本低、检测效率高，对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感。其缺点在于，通常需要祸合介质使声能透入被检物；需要有参考评定标准；显示的检测结果不直观，对操作人员的技术水平有较高要求。

参考文献

[1]王少华，叶自强，梅冰笑.输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电力，2011（4）.

[2]陈楠.红外检测技术在输变电设备中的应用[J].华中电力，2009（5）.