輸變電檢測技術(shù)的應(yīng)用

張樂楨

摘 要：輸變電系統(tǒng)需要借助于科學(xué)合理的檢測技術(shù)才能確保自身的安全運(yùn)行，隨著信息技術(shù)的不斷快速發(fā)展，也有必要重新審視當(dāng)前輸變電檢測技術(shù)的應(yīng)用合理性。在這種背景下，文章重點(diǎn)從輸變電變壓器在線檢測技術(shù)的應(yīng)用、輸變電線路的帶電檢測技術(shù)應(yīng)用兩個方面著手，對當(dāng)前輸變電檢測技術(shù)的合理應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：輸變電；檢測技術(shù)；變壓器；在線監(jiān)測；帶電檢測

引言

很長時間以來，要保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，進(jìn)行預(yù)防性的試驗(yàn)是一項(xiàng)較為可靠的方法。但是，電力系統(tǒng)目前正在向高壓、容量大、信息技術(shù)應(yīng)用等方面發(fā)展，因而對電力安全運(yùn)行的指標(biāo)有了新的要求，傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)方法的應(yīng)用性也原來越受局限。這些局限性主要表現(xiàn)在如下幾個方面：預(yù)防性試驗(yàn)的開展需要在斷電的狀況下進(jìn)行，并且必須要有一個較為固定的周期，這很難對于輸變電過程中的問題進(jìn)行及時的發(fā)現(xiàn)與排除；在斷電試驗(yàn)的狀態(tài)下，輸變電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況也無法切實(shí)反映出實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中的環(huán)境狀況、電壓情況及溫度方面的差異，使得試驗(yàn)結(jié)果的代表性較差。對于輸變電設(shè)備進(jìn)行檢測，并給予合理的評價是開展維護(hù)工作的基礎(chǔ)，因而只有通過可持續(xù)的跟蹤檢測，才能夠做到實(shí)時發(fā)現(xiàn)問題的要求，這就要求檢測過程需要結(jié)合信息技術(shù)的應(yīng)用，以提升檢測水平。因而，通過融入信息技術(shù)，實(shí)施在線檢測、帶電檢測等新的檢測方式對于輸變電工作的科學(xué)安全開展而言具有十分重要的意義。

1 輸變電變壓器在線檢測技術(shù)的應(yīng)用

1.1 變壓器在輸變電系統(tǒng)中的意義及在線檢測趨勢

變壓器的主要作用為將電壓轉(zhuǎn)換以供電力傳輸或各種不同電壓等級的用戶使用，其角色極為重要。當(dāng)變壓器之內(nèi)部絕緣油遭受電氣與熱能破壞因而導(dǎo)致燃燒或爆炸時，此時除了面臨有害物質(zhì)外泄及引發(fā)化學(xué)火災(zāi)危險外，并可能進(jìn)一步導(dǎo)致電力系統(tǒng)大范圍停電，形成相當(dāng)程度的社會成本損失。對電力公司而言，其供電質(zhì)量與供電可靠度將遭受質(zhì)疑；對客戶而言，因停電所造成的損失也將難以估計(jì)。因此，如能通過定期檢測制度，在變壓器異常狀態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大以前及早檢知其內(nèi)部初期故障，進(jìn)而安排停機(jī)日程實(shí)施進(jìn)廠維修，則不僅可以節(jié)省社會成本，且對于電力系統(tǒng)供電質(zhì)量與可靠度的提升，也有相當(dāng)層面的幫助。防止變壓器事故需有完備的保養(yǎng)維護(hù)計(jì)劃及測試儀器設(shè)備輔助才能及早檢測出變壓器異常狀況，目前變壓器線圈、套管等裝置定期維護(hù)項(xiàng)目有絕緣電阻測定、功率因子測定等；絕緣油則有破壞電壓、含水量、酸價及油中氣體分析等方法。上述的各種方法其主要目的不外乎是借助量測值來了解變壓器的特性是否有變化，以便采取維護(hù)對策，保持安全運(yùn)轉(zhuǎn)。但線圈及套管的量測必須在停電下才能實(shí)施，絕緣油則是采用周期性在不停電下采油樣送試，但這些試驗(yàn)均有周期問題，只有采取在線檢測系統(tǒng)，才能克服這些問題及早期發(fā)覺變壓器潛在異常。

1.2 變壓器在線檢測方法的常用方法

一是在線型tan δ監(jiān)視法。其方法是采用各相線圈絕緣測試值互比方式，當(dāng)有誤差超出預(yù)先設(shè)定值時，則產(chǎn)生警報，維護(hù)人員獲得警報后，需安排停電，以便做更進(jìn)一步的各項(xiàng)電氣特性、油中氣體分析等檢查來判斷是否有異。本方法僅在美國地區(qū)少數(shù)變壓器采用，使用時間甚短，效果尚未顯現(xiàn)。二是在線局部放電檢測法。在線局部放電檢測技術(shù)因存在外界噪聲干擾的背景問題無法有效克服，分析技術(shù)方面尚在起步階段，目前在我國供電系統(tǒng)上使用在線局部放電檢測，在較為靜態(tài)的設(shè)備如絕緣瓦斯氣封開關(guān)設(shè)備、比壓器、比流器或電纜頭上比較有顯著的效果。三是在線簡易型（單一氣體）檢測法。該系統(tǒng)主要的結(jié)構(gòu)是由與變壓器連接的黃銅接頭、傳感器主模塊、I/0模塊等所組成。其工作原理為溶于絕緣油中的可燃性氣體通過選擇性滲透薄膜到電化學(xué)氣體傳感器，經(jīng)與外部進(jìn)來的氧氣結(jié)合產(chǎn)生電流；該電流信號經(jīng)負(fù)荷電阻，由其電壓降來測定氣體的濃度；換而言之，電流信號正比于可燃性氣體的反應(yīng)速率，當(dāng)反應(yīng)速率快時，則電流信號量大，相對的電壓降也大，故氣體濃度大。該氣體傳感器只檢測氫氣，一氧化碳、乙炔、乙烯則由計(jì)算公式得到。主模塊包含微處理器負(fù)責(zé)測定氣體濃度運(yùn)算、儲存各類數(shù)據(jù)建文件輸入、修改及通信處理等功能。四是在線油中可燃性氣相層析檢測法。在線油中可燃性氣相層析檢測法的使用在國外已有20年以上的歷史，為確保變壓器及其它充油電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)安全，發(fā)展了各種不同的檢測方式，其中以氣相層析法來檢測絕緣油中的溶解氣體最為有效。目前利用氣體色層分析法檢測油中的溶解氣體，從取油樣、送油樣、油氣分離到色層分析整個過程來看，存在著很多缺點(diǎn)，如取油樣不按標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序、油樣遭污染、分析過程操作繁瑣、試驗(yàn)周期長等所造成的誤差。除此之外，對于潛在問題變壓器發(fā)展較快的故障不夠?qū)崟r，難以應(yīng)變處置及彌補(bǔ)在線簡易型油中氣體檢測器無法檢測各成分可燃性氣體的缺陷，因此近年來歐美、日本發(fā)達(dá)國家已研制小型在線油中可燃性氣體色層檢測器，安裝在變壓器上以對設(shè)備進(jìn)行隨時的運(yùn)轉(zhuǎn)動態(tài)檢測。這是一項(xiàng)很實(shí)際且實(shí)用價值的新技術(shù)。在線油中可燃性氣體檢測器有高可靠度、省維護(hù)及自動化的特點(diǎn)。

2 輸變電線路的帶電檢測技術(shù)應(yīng)用

目前，帶電檢測技術(shù)主要包括紅外線成像法、紫外線成像法和超聲波檢測法等。

紅外線成像法主要用來檢測電氣設(shè)備由于介電損耗或電阻損耗等引起的局部溫度升高，目前已得到廣泛應(yīng)用。紅外檢測的技術(shù)局限性在于，由于紅外輻射在固體中的穿透能力極其微弱（對金屬導(dǎo)體的穿透厚度只有微米數(shù)量級，對于大多數(shù)非導(dǎo)電材料的穿透厚度也小于1mm）。因此，對于大型復(fù)雜電力設(shè)備內(nèi)部的某些故障，若其故障發(fā)熱功率太小，或故障部位距設(shè)備表而太遠(yuǎn)，由于熱量的橫向傳遞，會使得故障發(fā)熱不能在設(shè)備表而產(chǎn)生明顯的特征性響應(yīng)。或者由于設(shè)備內(nèi)部的熱交換過程特別復(fù)雜，致使內(nèi)部的故障發(fā)熱無法在設(shè)備表而形成特征性熱場分布。在這些情況下，紅外成像法就難以從設(shè)備外部檢測到內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)。

紫外線檢測方法主要是對各種輸變電設(shè)備的表面進(jìn)行檢測，檢測這些設(shè)備是否存在局部的放電現(xiàn)象而造成的碳化損害。檢測導(dǎo)線外傷、高壓設(shè)備的污染程度及絕緣缺陷檢測等紫外成像檢測的技術(shù)局限性在于，檢測光子數(shù)量受檢測距離、增益、氣壓、溫度、濕度等因素影響，目前尚無正式的紫外檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程可供參考。

超聲波檢測法是利用超聲波在絕緣介質(zhì)交界而發(fā)生反射、折射的原理，檢測絕緣介質(zhì)內(nèi)部的裂紋缺陷。其優(yōu)點(diǎn)是穿透力強(qiáng)、設(shè)備輕便、檢測成本低、檢測效率高，對危害性較大的裂紋類缺陷特別敏感。其缺點(diǎn)在于，通常需要禍合介質(zhì)使聲能透入被檢物；需要有參考評定標(biāo)準(zhǔn)；顯示的檢測結(jié)果不直觀，對操作人員的技術(shù)水平有較高要求。

參考文獻(xiàn)

[1]王少華，葉自強(qiáng)，梅冰笑.輸變電設(shè)備在線監(jiān)測及帶電檢測技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].高壓電力，2011（4）.

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