电力设备带电检测技术应用探讨

张静宇

五凌电力有限公司 湖南 长沙 410000

近几年来，我国电网规模的不断扩大，其电力设备数量也出现了明显的增长态势，这也在一定程度上加重了系统运行压力，也为设备系统检修工作带来了一定的困难。而带电检测技术作为当前相对常用的检测手段，能够帮助运检人员实时掌握设备运行的各方面参数信息，在发生设备故障问题时，能够及时对缺陷部位进行定位，以保障整体运行效果[1]。

1 带电检测技术概述

1.1 定义

带电检测技术指的是在设备运行时，对电气设备的状态、性能和运行环境进行全面或局部的检测，及时获取设备的实际运行状态，以保障电力系统的安全运行的技术手段。该技术主要应用了传感技术和微电子技术，对运行中的设备进行实时监测，获取设备运行状态的各种物理量数据，并对其进行分析处理，预测运行状况，根据实时数据得出检测报告，以此来及时发现电力设备中存在的故障隐患，及时进行检修[2]。

1.2 重要性

带电检测技术可以及时发现设备运行中的隐患和故障。在设备运行过程中，一些潜在的故障和隐患可能不会立即显现出来，但随着时间的推移可能会对设备造成严重的影响。通过带电检测技术，可以及时发现这些潜在的故障和隐患，采取相应的措施进行维修和处理，避免设备出现重大故障或事故。

在设备运行过程中，如果需要进行停电检测或维修，将会对企业的生产和生活造成一定的影响和损失。因此可以利用带电检测技术，在设备能够维持正常运行的情况下，开展检测和维修等工作环节，避免因停电或故障导致的损失。

带电检测技术的合理应用在一定程度上也能够提高设备的可靠性和使用寿命[3]。通常来说，电力设备在运行过程中难免会出现潜在的故障隐患，很难及时被发现，但随着时间的推移可能会对设备造成严重的影响。而利用带电检测技术，则可以及时发现这些潜在的故障和隐患，采取相应的措施进行维修和处理，提高设备的可靠性和使用寿命。

2 电力设备带电检测技术内容

2.1 高频局部放电检测

高频局部放电检测技术的检测范围通常为3-30MHz，用于电力设备局部放电缺点的检测与定位，该技术应用较为广泛，尤其是在电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备中极为常用，利用电感式耦合式传感器或者电容式耦合式传感器，将高频脉冲电流信号进行耦合处理，也可以通过特殊设计的探针来进行信号处理。该技术的原理就在于，当电力设备内部发生局部放电时，会伴随着高频电磁波的产生和传播。通过在外部设置高频电流传感器或高频电磁感应器，可以捕捉到这些高频信号并进行分析，从而判断电力设备内部的局部放电情况。

高频局部放电检测具有非嵌入式检测的特点，可以适用于不同的电力设备结构[4]。根据不同的设备结构和检测需求，高频局部放电检测的方法略有不同。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的检测方法和设备。同时，这一技术的灵敏度较强，能够在不破坏电力设备结构的前提下，对其内部的微小局部放电信号进行检测，对局部放电信号进行定位和分析，有助于确定故障点和故障性质。

2.2 红外热像检测

红外热像检测技术通常应用于电气设备由于介电损耗、电阻损耗等问题而引起的局部温度升高异常的检测环节，需要利用红外热像仪设备，对电力设备表面的温度分布情况进行检测，以此来帮助检测人员明确设备的具体运行状态。由于电力设备在运行过程中会因为电流、电压等因素而产生热量，会在设备表面不均匀的分布，从而形成较为明显的温度梯度，而红外热像仪对温度变化非常敏感，可以检测到设备表面的微小温度变化，能够在不破坏设备结构的基础上进行检测，一旦发生温度异常变化的情况，则可以快速进行定位，从而有效节省检测时间。

这一技术也有着较为明显的局限性，由于红外辐射在固体中的穿透能力较为有限，针对于大型复杂的电力设备而言，如果其内部发生故障，并且故障发热功率过小，距离设备表面过远，则可能会因为热量横向传递而不会对设备表面温度造成明显的影响，进而影响红外热像检测技术的应用效果。

2.3 超声波信号检测

超声波信号检测技术能够采集频率在20-200kHz的声信号，并利用超声波传感器来进行分析，以此来检测出电力设备内部中存在的各种异常现象[5]。在电力设备内部存在局部放电、机械振动等异常现象时，通常都会伴随着超声波信号的产生和传播，因此可以在设备外部设置超声波传感器，通过捕捉超声波信号来分析设备的内部情况，能够有效保证检测定位结果的精准程度，并且不会对设备造成任何损害，具有极为广泛的应用范围。

虽然超声波传感器设备较为轻便，并且检测成本较低，但是针对于裂纹类缺陷等危害性较大的问题较为敏感，通常需要耦合价值才能让声波渗透入检测目标，可能会导致检测结果的精准程度受到影响，因此对技术人员的操作水平要求较高。

2.4 超高频局部放电检测

超高频检测技术主要采集300-3000MHz的超高频局部放电信号，通常用于电缆局部放电、GIS等检测环节中，需要先将周围环境的干扰信号进行处理，以保障整体检测效果。虽然这种电磁波在自然环境下衰减速度相对正常，但在电气设备箱体中会受到电磁波自身局限性的影响，难以进行有效穿透。因此可以利用超高频检测方法，判断电磁波是否包含变压器信号，检测局部放电情况，从而并且变压器实际的运行情况。

2.5 暂态地电压检测

暂态地电压检测主要应用于开关柜局部放电检测，在发生局部放电现象时，设备接地的金属表面会产生瞬时电压，也就是地电压，这种电压会随着金属表面而向不同方向进行传播，并且，带电体和接地的非带电体之间会有带电粒子迅速移动，产生高频电磁波[6]。而当电磁波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电磁波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并在开关柜体外表面产生暂态地电压。因此可以在开关柜外表面上安装电容传感器设备，实时获取瞬时的地电压脉冲信号，以此来对开关柜内部的缺陷问题进行有效判断。

这一技术的适用范围相对有限，由于暂态地电压脉冲必须通过设备金属壳体间的间断处由内表面传至外表面，才能够被检测到，因此针对于金属外壳完全密封的电力设备，暂态地电压检测技术并不适用。

2.6 相对介质损耗因数检测

相对介质损耗因数检测技术指的是在设备维持正常运行状态的情况下，使用同相相对比较法，对电容型设备的介质损耗因数进行检测的技术手段。其中，相对介质损耗因数指的是两个电容型设备在同相、并且相同电压的情况下，在电容末端的两个电流矢量差的正切值。该技术主要适用于有末屏，或者电流互感器、套管、耦合电容器、电容式电压互感器等电容低压端引出的电容型设备。该技术主要可以分为绝对测量法以及相对测量法这两个部分，绝对测量法是指利用安装在设备末屏接地线上和安装电压互感器二次端子上的信号取样单元，获取设备CX末屏接地电流信号IX以及PT二次电压信号与两路电流信号，并结合相关计算公式，从而得到介质损耗因素以及设备电容量；而相对测量法是指在避免对设备正常运行产生影响的基础上，带电检测设备介质损耗因素与电容量的方式，需要选择与检测设备CX同相的电容型设备，将其作为参考设备，通过串接的方式，在检测设备末屏接地线上的信号取样单元进行电流信号IN以及被测电流信号Ix的检测，从而获取相对介质损耗因素以及相对电容量比值。

2.7 SF6气体分解物检测

通常来说，在电力设备中，SF6（六氟化硫）气体常被用作绝缘和灭弧介质。而当设备发生电弧、放电、过热等故障或异常情况时，SF6气体可能会发生分解，产生多种分解产物，主要包括四氟化硫（SF4）、氟化硫（S2F2）、二氟化硫（SF2）、氟化亚硫酰（SOF2）、二氟化硫酰（SO2F2）、四氟亚硫酰（SOF4）和氢氟酸（HF）等，具有较强的毒性以及腐蚀性[7]。因此可以对其气体分解物进行检测，进而有效判断SF6电气设备内部存在的故障问题。目前来看，主要以气相色谱法、质谱法等技术最为常用，需要根据实际情况来选择合适的测试仪器和试剂，并遵循相关的安全操作规程，以保障检测工作效果。

2.8 SF6气体泄露成像法检测

上文已经对SF6气体的用途及其分解物进行阐述，而针对于SF6气体泄露的问题，则可以通过红外成像法、激光成像法等方式来对SF6电气设备的泄漏点进行精准定位，从而及时明确设备故障问题。在检测时，通过将电力设备上设置的热像仪及其探测器，捕捉到设备表面的辐射信号，并将其转化为电信号。如果设备存在SF6气体泄漏，泄漏点就会产生异常的温度分布，从而在热像仪的显示屏上形成明显的热区，通过对这些热区的分析，可以快速定位到泄漏点。

相较于传统检测方式，SF6气体泄露成像法检测具有更高的灵敏度和准确性，能够有效泄漏点的定位以及定量分析，同时也能够实现远距离检测，无需检测人员近距离接触设备，大大降低了检测工作的安全风险。但是该技术的专业水平较高，需要检测人员能够具备相关经验，并且还需要对设备进行充分的放电与接地处理，以保障检测结果的精准程度。

3 电力设备带电检测技术的应用建议

3.1 加强监督管控

我国社会生产生活对于电能的需求量日益激增，极大程度地推动了电力技术的发展，当前来看，市面上出现了诸多带电检测侧背，而由于种种原因，部分电力设备的运行效率与安全难以得到有效保障，产品本身的品质存在一定的问题，进而难以发挥出带电检测技术的应用优势，而产生这一问题的主要原因就在于市场监管规范力度不足[8]。因此，为了有效改善这一问题，电力企业应当明确自身的社会义务，积极落实相关规范标准，加强对带电检测领域的监管力度，基于自身优势以及市场发展趋势，不断改进自身的技术体系，制定出科学、可行的技术检测标准，以此来推动电力设备带电检测的规范发展。

3.2 完善检测标准

电力设备带电检测技术，其本质都是通过数据采集与分析，基于数据信息来明确电力设备的运行状态，针对于其中的故障问题来开展针对性的检修，因此，检测数据正式开展电力设备检测工作的重要依据。电力企业应当进一步完善检测标准，可利用信息化技术优势，构建数字化平台，实时采集电力设备的各方面数据参数，加强对设备的监测力度，并对其进行专项保存与分析，进而为电力设备的维护、检修、管控等工作带来必要的数据支持，确保电力设备系统的运行稳定性。

3.3 合理配置仪器

根据上述内容可知，不同的电力设备带电检测技术具有相应的优势与局限性，并且对于配置仪器的要求也不尽相同，因此电力企业应当根据技术要求来合理配置仪器，结合实际情况来构建完善的电力设备检测体系，确保各个检测技术能够得以有效应用。同时在应用检测仪器的过程中，应当严格遵守安全操作规程，确保检测人员和设备安全。

3.4 开展科研合作

电力设备的带电检测技术体系在科技技术的推动下已经得到了巨大的发展成果，能够根据不同的检测部位及其技术需求，选择相应的技术手段，进而帮助检测人员了解电力设备的实际运行状态，明确其故障部位及其产生原因[9]。而为了能够迎合科技发展脚步，发挥出带电检测技术的应用优势，电力企业则应当积极与相关科研机构合作，基于当前技术现状来开展电力设备带电检测技术的研发和应用研究，从而有效提升企业自身的技术专业水平，不断提高核心竞争力，推动我国电力行业的持续发展。

4 结语

综上所述，带电检测技术能够在保障电力设备维持正常运行的条件下进行状态诊断，精准定位其缺陷部位，并开展定量分析，从而有效规避设备运行故障事故的发生，能够有效满足我国电力生产管理经营模式的各方面工作需求。而针对于不同情况，应当合理选用带电检测技术，需要根据实际需求来配置仪器，实现相关数据的有效收集与计算，从而保障技术应用效果。同时，电力企业还应当积极进行技术应用研究，积极迎合科技发展脚步，不断提升自身的市场竞争力，进而保障整体效益。