基于带电检测技术的变电检修方法研究

基于带电检测技术的变电检修方法研究

袁仕贵

国网四川射洪市供电有限责任公司 四川省 射洪市 629200

摘要：近年来,我国电网规模在不断增加,电网运行是否安全稳定受到了社会各界的关注。变电设备作为电网的重要构成部分,其运行情况将直接影响电网的运行状态。本文分析了基于带电检测技术的变电检修方法。

关键字：带电检测技术；变电检修；应用

1.引言

在变电检修工作中应用的带电检测技术主要有高频局部放电测试、超声波测试、暂态低电压测试、红外测温技术、紫外线成像技术、油色谱分析、SF6气体泄漏成像检测、SF6气体分析、相对介质损耗因数检测、相对电容量比值检测等。实施检测的变电设备主要有变压器、GIS组合电器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管设备、开关柜、电力电缆等，几乎涵盖了所有的变电一次设备。

2.基于带电检测技术的变电检修方法方法

2.1高频局部放电检测

高频局部放电检测技术可以快速完成对3～30MHz频率信号的检测工作。设备运行过程中如果出现放电现象，将会形成脉冲电流，之后将会出现电磁场。此时，对高频检测装置进行应用，可以筹集脉冲波，再将收集到的脉冲波输入相应的检测装置。此时，检测装置能够自动处理收集到的信号，分离干扰信号和放电信号，消除噪音等各项因素造成的干扰，最终给出相应的判断结果。相关实验结果表明，应用该项技术，获取的检测结果具有较高的可靠性。

2.2超声波检测技术

在局部设备并没有放电的情况下，待检测设备四周的粒子力、介质应力以及电场应力都会处于一个相对来说比较平衡的状态，但是在局部设备开始放电和放电过程中，该平衡就会被打破，电荷在放电过程中会发生迁移现象，当正负电荷中和以后会形成新的电流脉冲，放电区域的温度也会迅速增加，造成膨胀现象的发生。在电流通过以后，本身受热膨胀的区域又会在极短的时间之内返回到原来的状态，保持平衡。在整个过程中，局部的体积，介质的分布情况都会发生变化，在各种因素的作用下会产生在20-200KHz频率的超声波，其中蕴含着纵波、表面波和横波等，以此来实现超声波检测的目的。

超声波检测技术在目前的状态检修中常被用于表面放电检测工作里，将超声波传感器安装在需要检测设备的外围表面，对收到的超声波进行分析和处理。另外超声波检测技术还被应用于局部放电中，包括配电变压箱、环网柜、电缆箱、开关柜、配电柜以及断路器的放电检测之中。超声波检测技术还可以被应用于由六氟化硫气体泄漏从而引发的关于超声波变化的工作之中。

2.3暂态地电压检测技术

暂态地电压检测技术的主要检测对象是在设备进行局部放电过程中所产生的电磁波，通过检测设备将检测到的电磁波传递给地面的同时，以暂态电压脉冲的特点和原理为途径，对设备展开检修工作。当待检设备局部放电出现故障时，电子会通过带电设备直接传递至其他位置，在这一过程中电流会产生相应的电磁波，产生的电磁波会向两侧方向进行传播。电磁波在传播时会发生趋肤效应，电磁波会先从附近开始，在金属物体的表面上传播，在这一部分中几乎绝大部分电磁波信号会受到限制，设备金属外壳会起到一个隔绝的作用，剩余少部分电磁波信号进行内部传播。在设备内部传播的电磁波会与金属表面进行二次接触，产生具有瞬时性的电压信号，该电压信号被称之为暂态地电压。

通过专用的暂态地电压传感器对待检设备进行检测，主要应用于以内部局部放电为工作原理的配电设备检测之中，比如开关柜、配电柜以及环网柜等。暂态地电压检测技术可以对局部放电的具体位置进行定位和确认，并以此来取得局部放电的频度与强度。另外暂态地电压通常情况下会受到传播过程减少程度和局部放电强度的影响。

2.4红外测温技术

红外测温技术正是以红外线的物理特点为基础，以其对温度的敏感程度来进行测量的一种技术手段，该技术可以清晰地将能量在物体表面的分布情况反射出来。在实际生活中，只要该物体的温度大于零就具有红外线，然后根据反射、散射以及折射等途径，达到红外线测温的真正目的。红外测温技术不需要与物体直接接触，具有远程性，检测快、灵敏度高等多种优势。

红外线测温技术能够对待检测的设备进行系统性的全面性的大面积扫描，不仅仅可以作用于有电流所导致的设备发热检测中，也可以应用于整体设备的发热检测。红外测温对环境有着比较高的要求，在利用该技术进行检测的过程中，需要尽可能减少风速以及其他辐射对于最终检测结果的影响。在现阶段的状态检修中通常采取准确检测联合红外测温技术的方式，先采取快速检测，再根据所发现的问题进行详细的扫描和检测，受传导条件以及环境等因素的影响，诊断结果会存在稍许误差。

3.变电检修中带电检测技术的应用

3.1应用1

某变电站在进行110kV倒母线期间，发现110kVA线母侧隔离开关握手处存在发热异常。倒母线前110kV为Ⅰ母带110kV所有负荷运行，Ⅱ母热备用状态，操作任务是将110kVⅠ、Ⅱ母负荷恢复原方式运行，操作前故障线路在Ⅰ母运行正常。在将A线由Ⅰ母倒至Ⅱ母运行后，发现A线Ⅱ母侧隔离开关B相存在明显发热点，其中B相热点温度为68.5℃，A、C相分别为33.1℃和33.4℃，环境温度为29℃，相对温差为88%，同时发现B相隔离开关握手轻微打火放电。为防止事故发生，随即申请将A线由Ⅱ母倒至Ⅰ母运行，Ⅱ母侧隔离开关停电检查。但在将A线由Ⅱ母倒至Ⅰ母运行后发现A线Ⅰ母侧隔离开关A相也存在异常发热。A相热点温度为64.8℃，B、C相分别为34.2℃和33.8℃，相对温差为86%。检查发现Ⅰ母侧隔离开关A相握手合闸连接点轻微错位。随后立即申请将A线停电检查并消缺，避免了事故的发生。

由此案例，我们可以看出红外测温是一种有效的带电检测技术，能够及时、直观、精确地定位设备故障，可以为设备状态检修和及时发现、消除设备缺陷提供重要的检测依据，保障电网安全运行。

3.2应用2

在对某变电站进行例行带电检测工作中，发现该变电站110kVⅡ母母线GIS内部存在异常局放信号，经过反复检查确认，其内部柱式绝缘子存在绝缘放电现象。

超声检测结果：使用超声波局放仪对110kVⅡ母母线气室进行超声波局放检测，根据超声波AE图谱分析，超声周期最大值-3dB，频率成分1幅值为0dB，频率成分2幅值为0dB，110kVII母母线气室超声波局放检测未见异常信号。

特高频检测结果：使用特高频局放仪对110kVⅡ母母线气室进行特高频局放检测，在110kVⅡ母母线气室B相柱式绝缘子盖板处测试到局放特高频脉冲信号，信号工频周期内两簇，工频相关性强，具有局部放电特征，放电类型判断为绝缘放电，幅值为65dB，110kVII母母线气室内存在局放异常特高频信号。

SF6气体成分分析：为进一步确认该气室内部局部放电的程度，现场工作人员对该气室进行了SF6气体成分检测，检测结果显示SF6气体纯度为99.99%，湿度为37.3μL/L（20℃），CO含量18.4μL/L，SO2、H2S、HF的含量均为0。

局放复测：为进一步确定检测结果，该公司又联合相关设备厂家及电科院专业人员进行综合会诊，检测过程中特高频、SF6成分分析与之前检测结果一致，超声波检测在B相柱式绝缘子底部盖板部位采用AIA-2超声波局放测试仪及T90测试仪均发现异常超声波信号（A、C相对应盖板部位超声信号正常，罐体其他部位超声信号正常），发现110kVⅡ母B相柱式绝缘子底部盖板测试到异常超声信号，超声信号有效值及峰值均大于背景值，存在频率成分分量，并且频率成分2大于频率成分1，相位图谱显示单周期内具有明显两簇信号，具有典型局部放电特征。

局放定位：通过示波器采样分析经过对现场局放的定位，判断在110kVII母母线气室B、C相间的内部绝缘件处存在明显的绝缘放电，根据图纸及现场反复定位分析，综合判断110kVII母母线B相柱式绝缘子部位存在绝缘缺陷，并伴随有悬浮电位特征。

解体检修情况：该公司组织人员对该GIS进行解体检修，解体后发现B相柱式绝缘子内部有深灰色颜色变化。随即该公司对110kVⅡ母母线两端共6只柱式绝缘子进行更换，对其余12只柱式绝缘子固定螺栓进行紧固，对防爆片进行更换，对各密封面进行检查并更换密封圈，对110kVⅡ母母线进行检查并紧固各部固定螺栓；110kVⅡ母母线气室SF6气体密度继电器进行校验。恢复送电后，局放信号消失，证明局放检测结果与现场解体情况吻合。

参考文献：

[1]中国电力出版社《GIS特高频与超声波局部放电检测》国家电网技术学院

[2]中国电力出版社《GIS设备运行维护与故障处理》左亚芳

[3]秦锟超高频法检测GIS局部放电云南电力技术2014.4