综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷

姜钟剑

（1.西安工程大学，陕西 西安 710600；2.国网延安供电公司，陕西 延安 716000）

电力设备的局部放电现象主要是由于绝缘部分失效引起的，可能对电力系统运行造成多种影响，甚至引发触电事故、火灾等严重后果。为了保证电力系统运行的安全性和可靠性，需要对电力设备局部放电缺陷问题进行及时诊断和处理。目前关于电力设备局部放电检测技术的研究已经引起了广泛关注，并取得许多研究成果，检测技术手段越来越先进，有必要对多种带电检测技术的综合应用进行分析。

1 电力设备局部放电缺点特点及常用检测方法

在电力设备运行过程中，绝缘结构的电场不均匀分布会引发局部放电现象。在局部场强过高的部分，绝缘介质会出现放电击穿现象，导致绝缘部分失效。在局部放电过程中，往往伴随着电脉冲、电磁辐射和化学反应等现象，局部温度出现快速升高，并伴随着声光变化。在电力设备运行检测中，常用的局部放电检测方法可分为电测法与非电测法两大类，比如高频法和超高频法等，属于电测法，声测、光测、化学检测方法等，属于非电测方法。目前在电力设备局部放电中常用的红外测温技术，属于光测法中的一种，能够利用红外测温传感器，捕捉电力设备发出的红外辐射信号，并将其显示在荧光屏上，得到热像图谱。可以根据热像图谱对电力设备是否存在缺陷进行判断。利用红外测温技术对电力设备外部缺陷进行检测，灵敏度和准确性较高，但难以检测到设备内部缺陷。另外一种应用较多的技术是超高频检测技术，属于电测法的一种，可以在300～3000MHz频带范围内接收设备局放电磁脉冲信号，同时能够避开空气中的放电脉冲干扰，因此检测灵敏度较高。在有效的空间范围内，能够对电力设备局部放电缺陷进行准确定位和识别。总体而言，目前电力设备局部放电检测技术越来越多，通过将多种技术进行配合使用，可以进一步提升电力设备局部放电缺陷的检出率，同时为检测结果的可靠性提供保障。

2 多种带电检测手段在设备局部放电缺陷确诊中的综合应用

2.1 利用红外检测技术捕捉电力设备局部放电信号

在电力设备的正常运行过程中，不可避免的会出现各种各样的故障问题。其中局部放电缺陷的发生频率较高，需要将其检测机制常态化。比如在变电站主变压器的日常运行检测过程中，通过对主变压器及高低压侧设备进行红外测温，可以及时发现因局部放电现象引起的设备发热问题，并精准确定设备的发热部位。在检测过程中，如果主变压器10kV侧的避雷器引下线和母线桥连接部分都出现温度异常现象，可以在红外热像图谱中及时发现异常现象。在对设备进行红外测温时，主变压器10kV侧断路器处于热备用状态，由2#变压器负责站内10kV系统的负荷电压转换，1#变压器的10kV侧则没有负荷电流，红外图谱上的发热部位是电压致热导致的。通过对红外热像图谱进行分析可以进一步确定，红外成像仪检测出的母线桥和避雷器引线部分的温度已经达到26.7℃，而其他两相相同部位只有24℃，其温差已经超过了《带电设备红外诊断应用规范》中的标准允许范围，可以确定电力设备存在严重缺陷问题。

2.2 利用超高频局部放电检测技术确定局部放电特点

利用红外测温传感器和荧光屏发现设备缺陷问题后，可以进一步使用超高频局放检测技术对主变压器周围放电情况进行检测，确定局部放电特点。从现场检测情况来看，主变压器10kV低压侧放电信号较为明显，而且越接近低压侧放电信号越强。同样利用超高频传感器和荧光屏自动获得超高频检测图谱，通过对图谱进行观察，可以看出主变压器的两侧放电信号都开始减弱，而且高频侧几乎检测不到异常的放电信号。这说明放电信号不是干扰信号，而是由于红外测温检测中设备热度异常升高部分存在局部放电缺陷导致的。接下来可以根据超高频图谱特点，确定放电波形幅值较为密集、具有对称性、存在于正半周，且相邻放电信号的时间间隔基本一致，具有较为典型的悬浮放电特征。

2.3 根据设备局部放电诊断结果进行停电检修和处理

根据红外测温技术和超高频局部放电检测技术的检测结果，可以初步判断设备存在悬浮放电缺陷，其产生的能量是引起设备发热的主要原因。需要对存在问题的1#主变压器进行停电检修，重点检查母线桥和避雷器引线的连接部位，通过现场检查可以发现，其连接部位螺栓、螺母处已经出现明显的烧灼痕迹，而且内部存在热塑套碎屑。这主要是由于在母线桥安装避雷器引线时，未对母排的热塑套进行剥离，强行拧入螺栓，导致螺栓在旋入母排时对热缩材料造成挤压。这样一来，母排和螺栓的连接不牢靠，容易产生悬浮电位，在局部放电过程中，导致温度异常升高，被红外测温传感器捕捉，出现图谱异常现象。在停电检修后，通过对缺陷部位进行处理，清除热塑套的残余部分，并更换孔径适中的螺栓。重新投入运行后，未发现放热现象，超高频检测也未发现电信号异常，说明设备局部放电缺陷得到了有效解决。

2.4 综合运用多种带电检测手段对全封闭组合电器局放缺陷进行检测

从上述分析中可以看出，多种带电检测手段的运用，可以更加准确的分析电力设备可能存在的局部放电缺陷，明确其发生部位和类型，从而为停电检修节约时间，最大化的保证电力系统运行的稳定性。近年来，在电力技术的快速发展下，被应用于设备局部放电检测的带电检测设备也越来越多。下面以SF6全封闭组合电器的局部放电检测问题为例，探讨多种带电检测手段的综合应用策略。

首先从SF6全封闭组合电器的使用特点来看，其占地面积小、抗干扰能力强、运行维护管理较为便捷，已经在变电站中得到广泛应用。SF6全封闭组合电器的设备故障问题主要是内部绝缘问题引起的，伴随着电、声、光、机械振动、化学变化等现象。可综合采用超高频、超声波、SF6组分测试技术等，对其故障问题进行检测和排除。而上述应用到的红外测温技术，由于不适合检测设备内部故障问题，所以不予选择。

在SF6全封闭组合电器出现局部放电故障时，主要是由于制造工艺、安装工艺存在缺陷，设备在长期运行中出现老化，设备内部存在缺陷问题等原因导致的。具体包括以下几种缺陷类型，一是绝缘结构缺陷，比如在盆式绝缘子的内部或导体交接处气隙存在绝缘缺陷。二是绝缘表面存在残留的金属颗粒，这主要是制造和安装缺陷导致的。三是导体表面或外壳表面存在毛刺，容易引发电晕放电，并导致绝缘部分被击穿。

根据SF6全封闭组合电器设备的局部放电缺陷特点，可以综合采用以下几种检测手段进行诊断和处理：（1）超高频局放检测技术，这是目前SF6全封闭组合电器局放检测采用的普遍方法，可利用超高频传感器对局部放电脉冲激发的电磁波信号进行搜集，并利用智能传感器的转换功能，将其转化为电信号，直接分析设备局部放电的严重程度。（2）超声局放检测技术，在设备出现局放问题时，会产生超声波脉冲，可对其纵波、横波、表面波进行检测。对于SF6全封闭组合电器而言，沿SF6气体传播的纵波以球面波形式向四周传播。一般横波在固体中的衰减较小，可沿绝缘子或金属件传至外壳，并通过在外壁设置压敏传感器检测外壳超声波信号，对设备内部可能存在的局放问题进行判断。（3）SF6气体检测技术，在SF6全封闭组合电器设备内部出现局放问题时，会导致SF6气体分解，可对其进行取样分析，判断设备内部局放现象的具体情况。对SF6气体进行检测可利用各种检测仪器检测其纯度和湿度，并确定分解物成分及有害成分，根据检测结果判断设备局部放电的严重程度。但是该方法无法实现长期监测，可以利用上述方法发现设备局部放电问题后，利用该方法进行验证，提升测量结果的可靠性。

3 结语

综上所述，针对不同的设备局部放电缺陷问题，可以选择和使用多种带电检测技术进行检验，通过发挥各种先进的智能传感器的作用，及时发现设备存在的异常现象，并诊断出局部放电部位和类型。通过综合运用不同带电检测技术，不仅可以提高检测结果的可靠性，还能够为确诊后的设备检修提供更加详细的参考信息，从而节省停电检修时间，保证电力的稳定供应。