10kV配网架空线路检测方法分析

云南电网有限责任公司文山麻栗坡供电局 王兴兵 王兴洪 邹 燃 刘绪东 侬文超 梁苏静 刘意双

云南电力技术有限责任公司 李建发

供电可靠性是电网的重要指标，10kV配网能否可靠供电直接影响到电网供电可靠性。云南电网10kV配网线路主要以架空线路为主、受环境影响较大，特别是在高海拔丘陵地带，因环境较为恶劣导致不明原因跳闸频发。目前架空线路检测一般采用望远镜检查，手段单一、缺陷检出率很低，无法有效提高线路供电可靠性。本文分析了红外技术、超声波局放技术在10kV配网架空线路检测中的可行性，并通过现场实际应用，验证其能有效检出变压器、避雷器、绝缘子等存在的隐蔽缺陷。

1 架空线路检测方法分析

10kV配网架空线路主要设备包括变压器、断路器、避雷器、绝缘子和导线等，这些设备产生缺陷时都会伴有发热、发光或放电现象，故对其进行红外检测、局放检测能有效检测出缺陷。

1.1 红外检测

1.1.1 检测原理

当设备发生发热时会辐射出电磁波，随着温度的变化电磁波的强度和波长特性也会随之改变。当设备存在异常发热时，设备辐射出的电磁波也会发生变化，电气设备红外检测就是根据这种特性，利用红外热像仪，通过光学系统检测其电磁波的变化，在通过软件处理分析后显示其温度变化情况，确定缺陷位置，检测原理如下：被测设备-光学系统-红外探测器-电子处理系统-屏幕显示。

1.1.2 设备发热机理

高压电气设备引起发热故障主要有以下5类[1]：

接触不良故障。导体自身或导体与导体连接部位都会有电阻，在电压作用下会有电流产生，由焦耳定律可知，必定会产生热损耗温度会升高，计算公式为P=KfI2R，式中：P为发热功率，kf为损耗系数；I为电流，R为电阻值。由此可知，发热功率与通过的电流和电阻成正比，当电流增大或电阻增大时热量也随着增大。在电网正常运行时，通过回路的电流与其负载有关，整个回路电流大小一致，但故当电气设备自身或连接处电阻增大时，电阻增大位置温度必然会升高[2]。

绝缘性能降低故障。高压电气设备采用固体或液体（绝缘油等）等作为绝缘材料时，绝缘材料在电场作用下会在其内部引起能量损耗，通常称为介质损耗。当绝缘材料受损发生变化时其绝缘性能下降，介质损耗增大，导致其发热功率增加，设备温度也会随之升高；环流增大故障。当设备结构设计不合理、铁芯材质不良、铁芯片间绝缘受损，出现局部或多点短路，在短路处产生短环流增大，也会导致该部位温度升高。

阻性电流增大。氧化锌避雷器和磁绝缘子等电气设备在运行时，因自身电位差原因，内部都会有泄露电流，泄露电流主要有阻性电流和容性电流组成，一般情况下阻性电流占比较小，当内部发生受潮等故障时，其阻性电流会变大，其热功率也会变大，故也会引起温度升高；其他故障。对于油浸式电气设备，当发生渗漏缺油时，因油和空气等其他介质材料导热系数不一样，其温度场分布也存在不同。电气设备冷却装置发生故障或散热受影响时温度也会升高。

1.2 超声波局放检测

超声波是指振动频率大于20kHz的声波。电力设备毛刺、尖端或表面有污秽时会产生局部放电，此时不仅会有光信号、特高频信号的产生，还会伴随有超声波信号[3]。对于电气设备外部放电，超声波信号可通过空气进行传输，故对于配网架空线路可通过超声波局放检测仪进行远距离非接触局部放电检测。

由于超声波频率高、波长短，因此它的方向性较强，与电测法相比声测法在复杂设备放电源定位方面有独到的优点。利用超声波及线路放电时的这些特点，超声波带电检测通过采用高精度超声波传感器来采集线路中放电时的异常超声波信号，转化成可听声音、波形和分贝值，直观的反映被检测设备的绝缘状态，然后再通过计算机技术及故障诊断软件来分析线路绝缘劣化程度，为下一步检修工作提供依据。配电线路非接触式超声波检测工作原理如下：声音传感器-前置放大器-滤波系统-增益装置-外差电路-外显系统。

2 检测实例分析

对某条跳闸频发的10kV架空线路开展红外及超声波局放检测，检测出异常点24处，相比人工常规手段巡视缺陷检出率大大提高。

2.1 红外检测

通过现场实际检测验证，红外检测可明显直观发现绝缘子、配电变压器及避雷器等电气设备温度异常缺陷。

线路绝缘子发热。从检测结果分析该线路三相悬式绝缘子存在明显温差，A相温度为23.8℃、B相温度为23.8℃、C相温度为33.8℃，C相与A、B相相比温度高10K，根据标准DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》，初步判定该绝缘子存在低值缺陷。建议在停电条件下对C相靠小号侧悬式绝缘子进行更换处理。

配电变压器低压桩头发热。从检测结果分析该配电变压器低压桩头严重发热，A相温度38.0℃、C相温度为46.8℃、N相温度为94.1℃，A相与N相温差为56.1K，C相与N相温差为47.3K，实测温度＞90℃且相间温差＞30K。经现场检查该变压器N相低压桩头螺母与线夹压实不紧、接触不良，锈蚀严重。建议在停电条件下对N相低压桩头线夹进行更换，连接螺栓使用镀锌螺栓或不锈钢螺栓；避雷器发热。从检测结果分析该组避雷器C相温度异常。A相温度为34.3℃、B相温度为34.3℃、C相温度为38.4℃，A相与C相相比温差为4.1K，C相与B相相比温差为4.2K，相间温差≥1K，据缺陷划分标准判定为紧急缺陷。

2.2 超声波局放检测

通过现场实际检测验证，超声波局放检测可明显直观发现绝缘导线放电、设备接触不良放电等缺陷：缘导线放电。从检测结果分析A相绝缘导线破损对绑扎线有严重放电，最大幅值41dB，建议在停电条件下对该绝缘子及绝缘跳线进行更换处理；高压熔断器放电。检查C相高压熔断器表面存在放电黑点，有严重放电。该高压熔断器投运年限长、老化、锈蚀严重，建议将C相高压熔断器进行更换处理。

综上，红外检测、超声波局放检测能够远距离、非接触、直观、实时、快速的获取设备运行状态，有效检出10kV配网架空线路隐蔽缺陷，可指导检修计划更具有针对性，降低了检修强度和成本，提高了检修效率，使检修工作更加科学化。