电网设备状态检测技术的应用研究

曹 伟

国网拉萨供电公司，西藏 拉萨 850000

0 引言

电网设备状态检测技术是一种根据设备状态检测信息，对设备健康状态和故障发展趋势做出评估的新技术。设备故障一般具有一定的发展过程，电网设备状态检测技术在故障形成初始阶段可根据声、光、热等现象准确定位故障，同时可将其作为处置故障的决策依据。依据设备的实际情况可制订维护、检修策略和计划，从而合理降低检修成本。

1 典型案例概述

某110 kV变电站运行人员巡检时发现某110 kV线路开关本体存在异响声。该设备为126 kV SF6气体绝缘金属封闭组合开关设备。检修专业人员到达现场对该线路开关进行外部检查，开关弹簧机构均合闸到位，机构内部无振动，外部连接螺栓无明显松动。现场检查本间隔开关SF6压力均正常，后台均无异常信号。现场人员在该线路停电转检修过程对开关异响情况进行观察，将开关转为热备用后，即断开断路器时（母线侧带电），异响消失。未对该间隔进行特高频、超声波局部放电及暂态地电压等检测。

采用TP-40型SF6电气设备绝缘气体综合检测仪对该线路断路器气室进行气体检测，检测结果S02气体含量超标，具体数据如表1所示。

表1 断路器气室气体检测结果表

2 现场检查及异常原因分析

2.1 触头和喷口情况

断路器A、B、C相柱的绝缘筒，绝缘拉杆和绝缘支撑座等绝缘件无脏污、裂痕和闪络痕迹，装配位置无放电痕迹。A相大喷口与弧触头烧蚀情况如图1所示。A相小喷口烧蚀情况如图2所示。

图1 A相大喷口与弧触头烧蚀情况

图2 A相小喷口烧蚀情况

2.2 异响原因判断及分析

拆解过程发现断路器基础与底架之间的固定螺栓存在松动。GIS设备在电动力和外界干扰源的作用下会产生振动，长期在振动力的作用下，可能引起螺栓紧固部位松动。在电动力的作用下，会加剧设备本体和气室内部各连接处挡片的振动，引起挡片产生震颤响声，从而造成开关异响。当开关转为热备用后，电动力消失，异响也消失，且解体检查未发现局部放电点，可间接验证开关异响是因振动所引起的。

现场拆解检查该线断路器灭弧室发现，A相灭弧室引弧触头有烧蚀，弧触头和喷口内积累少量白色粉末，B、C相灭弧室内弧触头和大/小喷口均正常，无白色粉末情况。通过分析判断可能是该线路断路器A、B、C三相开断过不同负荷的电流造成三相弧触头和喷口烧蚀程度不同，且A相开断的负荷电流远大于B、C相。

3 电网设备状态检测的重要性

通过上述案例处置可以发现，造成此次异响原因是断路器基础与底架之间固定螺栓存在松动，而螺栓松动并不会影响设备正常运行。内部触头放电、烧损或其他影响设备运行因素在开关解体后并未发现，检测手段单一、检测数据无法为后续问题处理提供强有力依据和指导作用，在没有经过充分的科学论证即进行开关解体检查存在一定的盲目性。

3.1 状态检测概况

国家电网在2007年开始逐步推广电网设备状态检测，经过多年推进和不断深化，电网设备状态检测在江苏、浙江等网省公司已经非常成熟，积累了很多宝贵的经验。电网设备状态检测是现代电力企业普遍推行的一种设备检修管理策略。根据状态检测信息，对设备健康状态和故障发展趋势做出评估，依据设备的实际情况制订维护计划和检修策略，合理降低检修成本，提高检修效率，保障设备运行的可靠性[1]。

3.2 状态检测的优势

状态检测具有以下优势：一是能预先发现潜在的故障点，确保现场设备持续、安全、有效运行；二是为设备采取预防措施提供了科学依据；三是为更换或者维修旧设备提供了依据，能充分利用现有设备，达到最佳经济效益；四是可以对设备的局部放电定量测试，也可以对放电状况进行在线监测[2]。

3.3 典型状态检测方法

根据设备整体结构，7大类设备适宜状态检测，主要包含输电线路、变压器、开关类设备、互感器、避雷器、电缆、开关柜，文章重点列举两类设备状态方法作为参考。

（1）光纤式在线测温监测。光纤温度监测终端具有6个ST光纤接口，能够同时支持6个光纤温度传感器，最多实现6通道的温度测量。带背光的LCD显示屏能够同时显示6个通道的温度数值，并具有温度报警指示功能。开关柜侧触头温度检测示意图如图3所示。

图3 开关柜侧触头温度检测示意图

变电站综合在线监测系统数据库接收温度检测终端和SCADA系统传来的同时间点温度信息和负荷信息，进行统计分析，描绘成趋势曲线，然后通过软件中时间段选取形成温度和负荷变化的趋势曲线，三相负荷电流和三相温度变化如果不一致，则表示存在故障隐患。

（2）超声波局部放电检测。电气设备发生局部放电时，通常会伴随产生不同的物理和化学现象。局部放电检测就是通过对这些现象进行检测，对局部放电进行定性和定量的分析，从而判断设备绝缘老化现象，确定设备运行状态。通过超声波局部放电检测，分析检测数据和超声波图谱，运用高频电流检测和特高频检测可实现故障的精确识别和定位，还可以特高频测试信号波形、图谱进行判断[3]。

局部放电检测可在短时间内对开关设备运行状态进行评估，其测量结果可以用于指导后续故障处理和制订处理方法。局部放电值判断标准如表2所示。

表2 局部放电值判断标准

4 结束语

文章通过分析状态检测技术在典型案例中的应用可知，运用电网设备状态检测技术一定程度上能起到防患于未然的作用，可以提前发现并及时排除故障隐患，设备运维管理单位可根据自身设备情况制定周期性的设备状态检测计划，常态化开展设备状态检测能有效避免设备维修频繁、盲目维修等问题。