带电检测技术在油田电网应用现状及发展建议

2022-02-06中油电能供电公司电力检测技术中心李丽君

电力设备管理 2022年23期

中油电能供电公司电力检测技术中心李丽君李阳

随着检修人员逐年减少（自然退休减员，市场开发需要人员分流，后续力量补充不足），造成各专业技术人员严重短缺。探索“以试定检”的检修新模式成为必然，其前提是以可靠的带电检测以及在线监测技术为保障。作为目前乃至今后最主要的设备检测技术，带电检测以先进技术和设备为支撑，即便在不停电的状态下也能对电气设备进行检测，可及时准确掌握设备运行状态，超前防范设备隐患，保证设备的安全可靠经济运行，降低事故损失和供电风险，提高工作效率。

1 检测项目

带电检测的标准依据主要有电力行业标准和国网相关标准以及设备厂家自定义的标准。试验项目主要有特高频局部放电带电检测、超声波局部放电带电检测、暂态地电压测试、红外检测、紫外检测以及一次设备在线监测等技术手段。

1.1 高频脉冲电流检测

其实现借助了3～30MHz频率带宽支持，当电网设备局部放出电流脉冲等特定信号后，可自动对信号信息进行收集并做出准确性的分析和判断，整个检测过程不影响设备运行，也不受带电影响。变压器内部放电不是整体而是局部的，一旦开始放电便会形成高频信号，这种信号流通铁芯接地线后便形成完整回路，此时提前设置在铁芯接地线上的高频电流传感器不会放过“蛛丝马迹”，将放电信号及时捕捉到，经自动分析将检测结果直接发送到巡检仪器上，屏幕上会实时显示检测数据。变压器局部放电检测的方式中高频脉冲电流是最常用的，也是目前技术效果最佳的，尤其是线圈、夹件等材料上流经的放电信号捕捉十分准确。

1.2 超声波检测

无论是电压器设备还是其他电抗器设备，在其内部出现局部放电的同时会释放出强大能量，这些能量多是喷涌式的瞬间爆发，进而影响分子状态，在遭受强烈冲击后分子与分子的接触使其释放超声波。超声波一经形成便会以变压器油为介质，由球面波形式迅速四散出去。基于此，要获得放电超声波，只需将超声传感器置于变压器油箱外部即可，设备会自动接收。超声波检测可有效检测变压器本体上的局部放电信号，对于本体上外层线圈及引线和油箱内部磁屏蔽松动引起的放电等灵敏度较高。由于超声传播的固有特性，可根据超声信号幅值对局部放电位置进行判定。

1.3 特高频局放检测

电力设备绝缘体往往具有高强度绝缘性，同时还伴随较高的击穿场强，如果局部放电的发生范围较小便会有更快的击穿速度，高速状态下的脉冲电流呈现陡直状态，以1ns为时间界定，脉冲电流的上升时间不会超过这一界定点且伴随高频率电磁波。局部放电检测特高频（UHF）法在实际应用中因其灵敏性和优良抗干扰性，可较大程度防止现场干扰，同时还具有局部带电检测、定位和缺陷识别功能，这些功能的具备成为这项技术的特有优势。在此需要注意的是，因实际电网设备的差异，UHF法需要选择适合的特高频传感器，一般有内置式和外置式两种。

1.4 暂态地电压测试

设备一旦局部开始放电，带电粒子就会循着带电体以非常高的速度移动，经由接地非带电体后形成高频电流行波，待形成后又以光速不受限制的传播到各处，此处提到的非带电体最典型的即为配电设备柜体。电流行波会在柜体内表面发生聚集而不会穿透柜体，这与集肤效应有关。若是电流行波在移动时经过断开的金属或绝缘连接处，波体就会离开柜体内表面去到外表面，同时向四周肆意发散电磁波，这时金属柜体的外表面在相应作用下形成暂态地电压(TEV)，这种形式的电压检测有针对性传感器设备。

1.5 紫外成像检测技术

输变电设备在持续运行期间周围电场强度是不断变化的，呈现不断增强的趋势，当数值到达一定程度会有电晕现象出现，进而引发周围空气的电离现象。当出现电离现象，空气中存在的电子便会借助电场充实自身能量，然后将能量以电晕、闪络等方式释放出来，最终形成紫外线光波。紫外成像检测设备的检测对象便是紫外线光波，此设备通道有两条，一为紫外光，多在电晕成像中应用；另一为可见光，多在周围环境拍摄中应用。两条设备通道生成不同图像，将其不同图像叠加融汇成一张图像，便可清晰呈现出设备电晕情况和周围环境状况。依据图像及分析结果，相关人员便能清楚掌握输变电设备此时实际的电晕状况。

1.6 红外测试

设备工作期间常有发热现象，这是电流和电压的作用结果，发出的热量透过探测器生产红外成像，在相应显示屏幕上会清晰体现出来。应用远红外检测技术能快速监测和诊断出电力设备大多数过热故障。在此需要注意的是，虽然这项技术目前应用范围已十分广泛，但有些局限性还有待改进。

1.7 电力电缆局部放电带电检测

电缆局放带电检测时电测法常被采用，其中又以电磁耦合法应用最为广泛。一般对电缆设备的局部放电检测工作需要通过信号耦合方法，在检测系统中汇总电缆绝缘劣化造成的放电信息，根据信号耦合传感器的差异，检测时电测耦合法需要选择最适合的，可供选择的有电容耦合法、电感耦合法、超高频耦合法、方向耦合法和差分法。油田电网采用电容耦合法对电缆附件做局放检测，与常规检测方法相比不仅不会影响电缆的绝缘性而且灵敏度更强。有一点需注意，高频信号和低频信号不同，其减退程度更强，所以为保证检测真实性和可靠性只安装一个传感器是不够的，需在电缆接头处同时安装多个传感器，通过改进传感器采样效果得到进一步增强。

2 油田电网带电检测技术应用

2.1 变压器局部放电带电检测技术

油田电网2017年引进变压器局部放电带电检测技术，每年针对供电公司所辖34座110kV变电所的75台主变压器进行巡检，截止2021年10月共完成341台次变压器巡检，发现放电缺陷4项；GIS设备超高频局部放电检测技术应用。油田电网拥有GIS设备的110kV变电所共三座：铁人变、向阳变、炼化变，气室共137个。2014年GIS超高频局部放电检测技术应用以来，每年针对各气室进行巡检，截止2021年10月共完成17座次110kV变电所690个气室的带电检测，未发现异常。

2.2 电力电缆局部放电带电检测技术

2018年对6组110kV电缆线路开展高频局放带电检测应用，马鞍山站110kV联络电缆高频局放现场带电检测：该电缆采用单端直接接地、另一端保护接地方式，带电检测采用高频电磁耦合法，在进线侧空气终端测量，接头采用传感CT卡接地线的方法进行。进线侧空气终端A、B、C三相高频检测未发现异常局部放电信号，A、C两相发现较大悬浮放电。检测结论：未发现内部绝缘局部放电信号，发现较大的悬浮放电，建议检查接地是否可靠，终端连接件有无氧化锈蚀或者局部断线的问题。

2.3 变压器局部放电在线监测技术应用

图1 C相高频测试典型图谱

变压器局部放电监测系统2017年在向阳一次变安装调试成功运行至今，6个传感器运行平稳，监测数据未发生异常。从传感器监测界面可看出，1#主变、2#主变视在局部放电量范围在-80.00～-65.10DBM，放电量较低且波动不大，主变运行平稳。

2.4 35kV开关柜暂态地电压检测

2021年3月22日对35kV366热化四线开关柜进行时，发现该柜体前面板TEV幅值较大、为23.3dB，相邻柜体前面板信号幅值为11dB，背景信号为5dB，异常信号幅值高于背景信号，通过对异常信号波形图谱分析发现，该信号在一个工频周期内存在多簇异常信号，且每两簇信号相位差基本一致、幅值相近，不符合局部放电特征，为进一步确定该干扰源，将状态指示灯关闭、发现该信号消失，将其打开该信号重新出现，说明该异常信号来自状态指示灯，与高压设备无关。判定为分合闸位置指示灯老化，建议更换。

3 下一步建议

进一步加大带电检测工作的开展力度，从制度、管理上形成严格的监督机制，人员、设备上给予保障，同时还应在保证电网和设备安全的前提下积极探索使用新技术，积累经验，保证电力系统的安全运行。

3.1 夯实基础、建立规范，提升监督管理水平

根据目前我国带电检测技术发展看，技术较为多样化，但在稳定性、可靠性上明显存在不足，有待改进，影响了检测效果。因此职能部门需要提高监督管理效率，通过科学、有效的方法提升检测技术水平。建立油田电网自身的带电检测技术规范和标准，完善带电检测技术的相关体系建设。在总结积累各类带电检测以及在线监测系统应用经验基础上，结合油田电网负荷多元化、检修状态化的特点制定相应导则，明确各类一次设备的带电检测试验手段、方法、判定原则以及试验周期。加强检测记录和诊断报告的建档管理，通过设备之间的横向比较以及历次检验结果的纵向比较，有效地发现潜在的问题。

3.2 建立专业化信息平台

电力设备运行是否稳定，需要根据设备检测数据结果进行判断，带电检测技术的主要功能和目的便是收集设备运行数据。为此，设备管理负责人要从根本上重视设备检测，获得充足条件支持，建立专业的信息平台，对设备检测相关的数据、档案等进行完善，将信息在平台中同步共享，形成动态化的数据体系，为电网设备的检测工作提供有力支持。

3.3 建设优秀的带电检测技术团队

增加带电检测专业人员的配置，分层次建立专业化的检测队伍和诊断型的专家团队。可以组织、聘请业内专家对整体的带电检测技术团队建设、带电检测技术应用进行专业指导和技术支撑。加大人员的培训力度，从检测原理、电气设备结构特性、试验标准规程的引用以及测试方法上进行系统的学习和现场实践，提升技术团队对设备状况的综合分析判断能力。

3.4 积极引进推广新技术，提升核心竞争力

与行业先进进行对标，比对不同电网在线监测装置的应用及运维情况，根据电网实际研究各类在线监测装置的适用性和可推广性，全面推广油色谱等技术成熟的在线监测装置；建立大数据系统，整合不同变电站、不同设备状态量的采集信息，进行集成和统一规划，形成大庆油田电网在线监测数据库，由分散式变电站信息转变为信息集成的系统平台。带电检测设备上要积极地给予补充，以弥补装备的短缺和技术升级。

3.5 加大带电检测安全监督力度

由于带电检测的实施是在设备运行状态下进行的，必须要有可靠的安全措施。应建立带电检测安全监护制度，明确职责，完成风险性评价，以保证人员、设备安全、电网可靠性为前提，不可为了得到测试数据而牺牲安全因素。

3.6 要注重多种技术的组合应用

当一项带电检测技术发现异常时，要采取多项技术加以验证、不同的设备比对验证。最后通过停电试验来检测分析，进行缺陷的确诊。带电检测受环境因素影响较大，测试过程中还要注意信号的可重复性（包括周期、幅值、波形、频率）。需要明确的是常规停电检测不会被带电检测完全取代，这只是一种辅助性检测技术、同时也是停电检修的指导，但是带电检测不能解决全部问题，如果有特殊要求，常规项目检测必须采用停电检测。