综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷

赵俊楷

【摘 要】局部放电是一种电气放电现象，这种现象产生的最主要原因是绝缘介质外施电压高到一定程度时产生电离的电气放电，归根结底是由于变电设备绝缘内部的一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷造成的。如若长期存在局部放电，极易出现绝缘击穿和沿面闪络的问题，这是对变电设备的致命打击。因此，探讨综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷，定期不定期对之进行放电检测，以保障其设备的正常运行就显得尤为重要和紧迫了。本文主要分析了设备局部放电的带电检测技术。

【关键词】带电检测；多种；局部放电；策略

从电力系统发展进程上说，“带电检测技术”取代传统的“停电检测技术”是一个巨大的进步，它的应用不仅能够全面、迅速的反映出电网中变电设备的运行状态，还能够第一时间实现问题解决，从而保障电力供应的安全和稳定。目前，电力系统针对局部放电进行的带电检测技术主要包括地电波检测技术、超高频检测技术、超声波检测技术和红外检测技术等，综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷，能够及时的发现设备的运行故障，避免事故的产生。

1帶电检测技术产生背景

很长一段时间以来，变电站设备检修都是应用定期检修和故障检修相结合的方式，但是随着科技的进步和电网的发展，传统的检修方法已经很难满足电网发展的需求。近年来设备技术水平和制造质量大幅提升，免维护、少维护设备大量应用，早期制定的设备检修、试验规程滞后于装备水平的进步。电力设备带电检测技术是采用便携式检测仪器，对运行中设备状态量进行现场检测系列技术的统称。带电检测技术突出特点在于可以实现部分输、变、配电设备在运行条件下的状态诊断、缺陷部位的精确定位、缺陷程度的定量分析，解决了部分设备运行后没有测试手段的难题，有利于提高设备的可靠。

2局部放电概述

变电设备承载着高负荷的电力转送，其设备绝缘在电力转送过程中不仅受到电、热的直接影响，还会因使用时间不良环境等多种因素导致性能逐渐弱化，甚至是出现缺陷，一旦发生故障，将直接导致变电站无法正常工作。通过绝缘检测和诊断技术能够更早的发现其中的故障。

局部放电是一种电气放电现象，这种现象产生的最主要原因是绝缘介质外施电压高到一定程度时产生电离的电气放电，归根结底是由于变电设备绝缘内部的一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷造成的。变电设备绝缘中常常容易出现局部放电，这种局部放电分散发生在相当小的局部空间内，一般不会导致绝缘穿透性击穿问题的出现，但是时间久了则易造成电介质的局部损坏，这样就会因局部小问题带来整个变电设备的运行问题。如果长期存在局部放电，极易出现绝缘击穿和沿面闪络的问题，这是对变电设备的致命打击。所以为了变电设备的正常运行，必须定期不定期地对电力设备进行局部放电试验，全面检测设备的绝缘状况，这样不仅能确定绝缘故障的原因及其受损程度，而且能发现制造与安装方面存在的问题。

3变电设备局部放电带电检测主要技术及优缺点

根据我国《电力设备交接和预防性实验规程》的相关要求，电力设备尤其是组合电器在出厂之前必须做局部放电测试，由于这一阶段的电气设备及系统尚未大规模投入使用过，往往采取脉冲电流检测技术，而这是一种停电检测局部放电的方式，在以往变电设备局部放电检测中也主要使用，但停电检测的弊端很明显，同时脉冲电流检测技术受到的干扰很多，无法达到数据精确性要求。所以，带电检测技术是一个重要应用趋势，常见的检测方法主要有以下几种。

3.1地电波检测技术

根据电力物理特性，变电设备系统中出现绝缘层局部放电时就会产生电磁波，并且在无线电频率范围之内。其中，一部分电磁波会沿着间隙传播，再遇到开关柜的接地金属部分（如外壳），就会迅速形成大小不等的瞬态接地电压。由于这种瞬态接地电压具有随机特点，从产生到消失的时间并不稳定，所以必须在带电状态下进行检测局部放电情况。

结合我国电力设备检测的相关要求，瞬态接地电压的检测周期、检测范围也不一而同，如新设备投入使用之后，需要在一周之内进行瞬态接地电压检测，设备稳定运行之后一般在一年或半年内进行相关检测，故障频发的情况下可不定期进行集中监测，并扩大到同一站的每一台开关柜。很显然，这种检测技术对人为管理的要求很高。

3.2超高频检测技术

超高频检测技术的优势十分明显，在不停电状态下进行检测作业，可以实现在线连续监测的需求，如图1所示，为超高频检测技术使用的系统架构；其工作原理是，变电设备局部放电现象所产生脉冲电流，当电流脉冲的上升时间、维持时间达到ns级别，则可以检测到0.3-3GHz的高频电磁波，并以此为依据来分析信号频率、幅值进一步判断局部放电情况。很显然，在满足连续监测的同时，超高频检测技术存在的外界干扰并不强，因此可以实现对背景噪声的有效规避，从而提升灵敏度；但是，超高频检测技术也存在很明显的缺点，这就是检测灵敏度达到pC级别之后，虽然可以确定故障是否存在，但无法确定故障准确的位置，并且这一技术的应用过程中，国内外存在明显的标准定性、定量差异。

3.3超声波检测技术

变电设备局部放电声波包括横波、纵波两种类型，以此为依据判断，横波需要通过固体介质传播，纵波可通过气体传播延续到设备外壳表面（如绝缘子传到外壳），利用超声波检测设备在变电设备外壳接受声波信号，就可以检测到局部放电的情况。

超声波检测技术的优势在于不会受到电气设备方面的干扰，究其原因，是因为检测设备与变电设备之间并不构成电气回路，同时可利用超声波信号幅值变化、位置变化来实现缺陷定位。超声波检测技术所用到的设备简单，操作容易，成本较低，目前在我国已经具有很成熟的应用模式。相对应的，缺点是声音信号中的高频部分会快速衰减，不同介质中的变化也很大，如空气中的传播速率是140m/秒，这对于检测需求而言并不明显。同时，不同的材料接触中会产生反射现象，所以测得信号难免存在失真问题，加上超声波传感器本身所能接受的信号范围就有限，甚至无法区分放电信号和干扰信号。

3.4红外检测技术

基于安全运转保护机制，常规的变电设备温度是无法直接测得，主要采取局部放电产生的热量变化进行分析，即局部放电产生的热量传导到设备外壳，但由于变电设备的内、外部结构较为复杂，热量传导的机制也较为复杂，所以红外检测技术的灵敏度并不高，准确性也有待人工参与分析；红外检测配合气体分析的方法，可以在一定程度上提高检测灵敏度，正常运转情况下六氟化硫气体的生成过程很慢，一旦出现局部放电，气体浓度会迅速上升。

4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。

参考文献：

[1]浅谈变电设备局部放电带电检测技术[J].崔文瑜.技术与市场.2016（06）

[2]变电设备带电检测技术的应用探讨[J].李琼霞.电子技术与软件工程.2015（09）

[3]变电设备带电检测技术的应用探讨[J].石远东.技术与市场.2016（06）

[4]状态检修中带电检测诊断技术的应用[J].高玺.工程建设与设计.2017（02）

[5]带电检测技术在状态检修中的作用研究[J].张小飚.低碳世界.2017（27）

（作者单位：国网晋中供电公司）