配电设备运检中带电检测技术的应用分析

刘哲

摘要：配电设备点多面广、数量庞大，为了更好的监测电力设备的运行状态，研究分析带电检测技术在配网线路设备运检中的应用变得尤为重要。通过分析各种带电检测技术，将检测方法按照不同技术的适用范围予以结合运用，可以发挥不同种带电检测技术的优势，对于深化推进配网设备状态检修工作，及时发现设备隐患和故障，提高配网运维工作效率和质量都具有重要意义。

关键词：配电设备;配网运检;带电检测;状态检修

0 引言

随着智能电网建设步伐的不断加快，如何高效运行维护大容量、结构复杂的配电网成为主要问题。开展配电设备状态检修工作将大幅减少计划停运次数，有效提高供电可靠性和服务质量。带电检测技术作为不停电状态下对设备状态量进行现场检测的重要技术手段，在提高检测的质量和效率上发挥了重要的作用。国家电网公司近年来一直致力于带电检测技术的研究推广和应用，部分省电力公司建立了比较完善的管理技术体系，逐步出台相关带电检测管理规定和指导方法，制定了带电检测技术现场应用导则和仪器设备的使用技术规范手册，带电检测相关领域的研究和应用正在有序发展中[1]。

1 带电检测概述

1.1 带电检测定义

电力设备带电检测是指在设备带电运行条件下，对设备状态量进行现场检测。根据设备局部放电过程中产生的各种物理现象，如电、声、光和热等，重点检测“电磁波、振动、超声波及发热”等参数，用于发现运行的电气设备所存在的潜在性故障。只检测电气设备在检测时刻的运行状态，只做电气检测，不做继保传动检测。

运维人员可以通过带电检测、状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，实时了解设备的健康状况，并通过特殊的实验仪器、仪表装置、对被测的电气设备进行特定的检测，及时判断设备的异常和预估设备的故障情况，并在故障发生前开展检修排除安全隐患。

1.2 带电检测优势

在设备正常运行状态下开展带电检测，无需停电，测试灵活方便，设备检测可以按照其预定周期进行，合理安排检修项目和检修时机，可最大化地降低检修成本，提高设备的可用性。配电线路和设备在运行过程中，若绝缘材料的绝缘性能出现问题，或者设备环境发生较大变化，如环境温度过高或湿度较大等，都会引发线路和设备出现局部放电等安全问题。若局部放电长期存在，在一定条件下会造成设备主绝缘电气强度的下降和损坏，进而出现运行故障。带电检测一般采用便携式检测设备，在运行状态下，对设备状态量进行的现场检测，其检测方式为带电短时间内检测，快速判断运行设备是否存在缺陷，预防设备损坏并保证配电网的安全运行[2]。

1.3 带电检测项目

主要包括红外测温、油色谱分析、暂态地电压局部放电检测、超声波局部放电检测、SF6六氟化硫气体红外成像检漏、高频局部放电检测、铁芯接地电流、相对介质损耗因数和电容量测定、紫外成像检测、油中溶解气体分析、金属护套接地系统、避雷器泄露电流检测等。

2 带电检测方法的原理与运用

2.1 红外测温技术

红外测温利用红外线对温度敏感的物理性质来进行测量，可现实物理表面辐射能量密度的分布情况。红外线是由波长在0.75～1000μm的电磁波组成，具有可反射、可折射、可散射、可干涉和可吸收等特性。任何物质，只要本身具有一定的温度（高于绝对零度），都会辐射一定的红外线。在检测物体时，可以不需要直接接触物体，并且具有灵敏度高、响应速度快等特点，能在运行中有效地检测和判断一次设备的过热缺陷，以判断设备故障所在的位置及程度，对设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出判断。

红外测温技术适用范围较为广泛，可以对配电线路设备进行大面积检测。主要检测配线线路设备由于发热，或者电压致热导致设备内部出现缺陷等情况。但是为获得准确的检测数据，需要使用精度较高、性能良好的检测仪器，并在不受外界因素干扰的环境中进行。使用红外检测技术，通过检测表面的温度变化情况掌握设备的实际情况，但是对于设备内部情况无法准确掌握，如电缆接头是否存在接触过热的情况。由于只能用于检测设备的外部温度情况，无法控制检测产生的误差，从而影响到检测精度[3]。

2.2 暂态地电压法（TEV）局部放电检测技术

配电线路设备出现局部放电情况时，会使设备与接地系统之间产生暂态电压脉冲。采用暂态地电压检测技术，通过检测配电线路设备的局部放电情况，可以收集到放电点发出的辐射电磁波信号，根据信号的变化，判断设备金属外壳带有的暂态地电压持续状态。检测时，将检测装置安装在设备上，由于设备出现局部放电的情况，在传播过程中遇到不规则、连续性不强的金属切面时，电流行波会通过电磁波的方式进行空间切面传播，使外表面在电流行波的作用下发生暂态地电压。通过对暂态地电压的信号接收，并使用相应的传感器进行信号识别与信号对比，及时判断局部放电过程中可能出现的安全隐患及危险系数。

采用暂态地电压检测技术，可以检测多种配电线路设备，包括TEV传感器、开关柜以及配电柜等设备的局部放电情况。以检测TEV传感器为例，将检测装置放置在传感器的两端，通过两端的接收装置，可以确定局部放电的位置，掌握局部放电的强度和频度。暂态地电压技术在检测过程中，获得的电压幅值与局部放电的放电量和传播途径有关，获得的衰减量与放电点的位置、设备内部结构有关。

2.3 超声波法局部放电检测技术

当配电设备发生局部放电时，不仅会激发出电磁波信号，也会产生压力波导致放电点周围的电场应力、介质应力和粒子力失去平衡而产生振荡，从而产生工作频率为20～200kHz的声波信号，即超声波，从局部放电点以球面波的方式向四周傳播。通过对超声的检测可以发现设备的故障。由于超声波的波长较长，因此它的方向性较强，能量比较集中，超声波检测原理就是通过传感器接收信号，再对声信号分析判断来诊断局部放电的。

超声波检测技术主要用于测量配电设备的表面放电，超声波局部放电检测技术适用于配电变压器、避雷器、开关柜/环网柜、配电柜、电缆分支箱和断路器的放电现象，以及线缆绝缘劣化导致的放电等[4]。

2.4 高频法局部放电检测技术

高频局部放电检测是采用高频电流传感器（通常为罗氏线圈），对流经电力设备的接地线、中性点接地线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测的一种局部放电检测技术，检测频率为3～30MHz，其传感器分高频电流传感器、FMC传感器、电容耦合传感器等[5]。另外，通过提取放电波形的时域和频域特征，运用聚类分析的方法将防电信号和干扰信号进行分离，可减轻噪声干扰[6]。

高频局部放电检测具有便于携带、方便应用，检测灵敏度高等有点，但抗电磁干扰能力相对较弱，仅适用于具备接地引下线电力设备的局部放电检测，主要包括电力电缆、变压器铁芯及夹件、避雷器等设备。

3 总结与展望

各种带电检测技术在科研人员的研究与实践下，检测手段日益成熟，在设备检测和运维中合理运用带电检测技术，可以弥补停电检测的不足，及时发现缺陷并實施针对性检修，提高电网运维管理和设备可靠性水平。带电检测作为发现配电设备潜在性运行隐患的有效手段，目前广泛运用于电网设备缺陷的检测和诊断。

未来研究方向包括建立统一的检测方法及装置，评价带电检测设备的测量精度、工作状态及数据传输准确性上，包括规范装置选型和使用，确保状态检修基础数据的准确性。在全面推行应用带电检测的过程中，也需要规范开展在线检测与例行停电试验等项目，综合利用各类技术对设备状况进行综合判断，才能有利于及时发现设备的潜在性运行隐患;也有利于科学地进行检修决策，有效降低检修成本，提高设备可用性;更有利于形成符合状态检修要求的管理体制，提高电网检修、运行的基础管理水平。

参考文献：

[1] 钟振东. 基于带电检测技术的变电检修方法研究[D].山东大学，2019.

[2] 梁广生，刘长华，潘冬秋.探讨如何深化配网带电作业安全管理[J].低碳世界，2019，9（12）：209-210.

[3] 李晓峰.局部放电检测技术在供电系统中的应用[J].大众用电，2020，35（03）：23-24.

[4] 杨越，刘昕，隋文秀，等.带电检测技术的重要性分析[J].科技资讯，2018，16（04）：68-69.

[5] 蒲金雨，赵坚，张玉波，等.变压器局部放电带电检测方法及有效性分析[J].东北电力技术，2017，38（10）：50-53.

[6] 范闻博，盛万兴，高媛，等.带电检测技术在配电设备状态检修中的应用研究[J].电气应用，2013，32（17）：64-67+80.