超声波局部放电检测在10 kV配电架空线路的应用

齐飞，周恒逸，赵邈，段绪金，万代

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

超声波局部放电检测在10 kV配电架空线路的应用

Application of ultrasonic-based partial discharge monitoring in 10 kV grid with empty line

齐飞，周恒逸，赵邈，段绪金，万代

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

随着城市建设的加快发展，城区新投运的10 kV架空线路数量急剧上升，配电架空线路运行的质量直接关系到城市电网供电可靠性指标，而常规的检测方法对线路的潜在故障不够灵敏。通过超声波局放检测的应用能提前发现10 kV架空线路的潜伏性故障，从而可针对性地采取措施，避免设备事故的发生。本文介绍了线路故障的原因及危害，并通过对该技术在设备上的应用展开了讨论，提出了相应的建议。

超声波；配网架空线路；局放检测；应用

配电线路巡视工作是配电专业日常运维管理的重要工作。我国10 kV配电线路以架空方式为主，便于运维人员通过日常线路巡视检查提前发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，及时掌握线路设备运行工况，采取有针对性的治理措施，有效减少线路停电检修次数，确保10 kV配电线路安全稳定运行，有力促进配网供电可靠性指标的快速提升。

在线路运行过程中，如高压电气设备长期存在局部放电，会加速设备老化，最终导致故障发生。架空线路设备发生局部放电时仅凭巡视人员肉眼与耳朵很难发现，特别是一些轻微的局部放电。

目前我国电力企业对生产运维精益化要求不断提高，新设备、新材料的持续增长以及配网设备整体规模数量的急剧增加，导则现场检修、日常运行维护工作剧增，生产结构性缺员与供电可靠性要求的矛盾日益突出。传统的通过外观检查、手工记录开展配电线路日常巡视检查的工作方式，无法对设备状态机潜伏性故障有效掌握，特别是当前我国对输配电设备施行定期检修等方式，存在以下缺点:

1)针对性不强。传统检测无法掌握设备的潜伏性故障，对设备状态难以真实有效地进行评价，以致检修策略缺乏针对性，可能导致设备“失修”、“过修”的问题频频出现。

2)增加了停电次数。传统的计划检修和例行试验需要对线路进行停电，客观上降低了供电可靠性指标，也可能因检修周期过长的影响无法及时掌控设备状态。

3)数据分析不够全面。传统检测手段及方法多为定性检测，无法定量数据对比分析，限制了对设备运行工况的发展趋势的判断，对设备状态与剩余寿命的预测。

针对以上几点，需要通过巡检手段的不断完善和预防能力的不断提高来达到有效的减少或杜绝。

1 检测技术原理

当高压电气设备长期存在局部放电时，会加速设备老化，最终导致故障发生。伴随局放会产生超声波、电磁波、臭氧等现象，其中超声波会很快向四周介质传播，信号经过超声波传感器的高精度采集，以数据的形式传输至仪器计算机后台进行诊断分析处理，根据信号强弱分析判断出测量点局部放电的严重程度，分轻重缓急为线路状态检修工作提供决策信息。定期开展配网架空线路超声波局部放电检测工作，可消除设备存在的安全隐患，避免人身及设备故障事件发生，从而有效提高线路健康水平，减少非正常停电次数，提高供电可靠性。

主机故障诊断软件分析线路放电的劣化程度，分成一般缺陷、严重缺陷、危急缺陷3个等级:

1)一般缺陷:劣化程度在0～10，此等级表明设备存在微弱的放电现象，可以继续正常运行；

2)严重缺陷:劣化程度在11～30，此等级表明设备异常，可以运行，但要加强监控，作为下个检测周期的重点检测对象，并纵向比较每次检测的结果，如劣化程度有发展的趋势，应进行相对应的检修或更换，避免故障的发生；

3)危急缺陷:劣化程度在31以上，此等级表明设备存在缺陷，应近期安排检修或更换，消除缺陷，避免故障的发生。

2 典型案例分析

2.1 架空线路柱上设备

某10 kV架空线路运行年限已达15年，现场利用配电线路超声波巡检仪沿线进行了检测，在第26号杆电压互感器处发现明显局放信号，如图1中标记所示，通过对局放检测数据(见表1)分析得出，该设备诊断劣化程度为95，属于危急缺陷，建议近期维修或更换。对其中26号杆处电压互感器进行带电作业，将电压互感器高压侧连接导线拆除，使电压互感器与线路隔离，退出运行；经对该电压互感器进行例行试验发现，该设备已严重损坏，确为危急缺陷，通过拆除消缺后经复测，异常信号消失，确认危急缺陷已排除。

图1 柱上设备局放检测信号探测位置

表1 电压互感器局放检测数据

2.2 架空线路连接端子

某10 kV线路运行年限已达12年，现场利用配电线路超声波巡检仪沿线进行了检测，在17号杆下引线连接处可听见明显放电音，如图2所示，怀疑为连接松动，通过对局放检测数据(见表2)诊断得出劣化程度属于危急缺陷，建议复测确认后近期维修，可先查看连接处是否紧密，处理后使用WUD配电线路巡检仪复测以确认消缺。

图2 架空线路杆局放检测信号探测位置

表2 架空线路局放检测数据

2.3 电缆附件

某10 kV电缆终端运行年限为8年，现场利用配电线路超声波巡检仪检测发现，图3中标记处连接处可听见明显放电音，怀疑为电缆终端绝缘不良，经对局放检测数据(见表3)诊断劣化程度为20，属于较严重缺陷，2个月内列入重点巡视，进行复测，如复测严重程度加重，将进行维修或更换处理。

表3 电缆附件局放检测数据

运维单位立即安排了线路消缺工作，工作人员

图3 电缆附件局放检测信号探测位置

3 应用成效分析

配电线路巡检仪带电检测技术可以早期检测出运行中的输配电线路设备存在的安全隐患，可以弥补常规检测的不足。具有以下优点:

1)带电检测工作的定期开展直接减少了停电检修次数，确保了线路设备安全运行的同时也规避了因停电给用电客户带来声誉和经济上的损失，为电力用户带来了极大的方便。

2)带电检测可有效甄别线路设备的潜伏性故障特征信号，能够在线路绝缘存在缺陷的早期就及时发现，并将检测数据分类建档，科学管理。

3)带电检测工作不受停电计划的限制安排，针对以检测发现的设备缺陷或隐患可适当增加检修次数，按照“边检测、边整改”原则，采取专家会商诊断、多检测手段综合诊断等方式，合理安排检修项目、时间和工期，及时开展设备缺陷的停电验证和消缺工作，确保设备可控和在控。

因此，配电线路带电检测技术的应用对保障电网安全稳定运行将起到重要的推动作用。由于配电线路巡检仪带电检测技术在运营效率、安全性、作业范围等方面已显现出极大地的优越性，大大提高了巡检效率，符合当前状态检修及带电检测工作发展的要求。

4 结束语

逐步推进配网架空线路带电检测工作可以进一步提升配网设备状态管理水平，指导基层运维人员快速有效地查找设备问题，基于大数据的诊断分析判断出发生局部放电设备的严重程度，建立配电线路运行状态的数据库，超前防范设备风险，提高配网设备运行状况的可知性和健康水平的掌控能力，为深化配网设备状态管理提供支撑。

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TM63

B

1008-0198(2016)01-0040-03

齐飞(1985)，男，硕士研究生，工程师，主要从事配电设备及电缆专业技术研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.011

2015-08-04 改回日期:2015-09-06