多維度評(píng)價(jià)紫外檢測(cè)在多種輸變電設(shè)備帶電測(cè)試中的優(yōu)勢(shì)

徐 煜 雷澤宇 栗 璐 范 強(qiáng) 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司

伊仁圖太 西安同步電氣有限責(zé)任公司

多維度評(píng)價(jià)紫外檢測(cè)在多種輸變電設(shè)備帶電測(cè)試中的優(yōu)勢(shì)

徐 煜 雷澤宇 栗 璐 范 強(qiáng) 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司

伊仁圖太 西安同步電氣有限責(zé)任公司

本文從發(fā)現(xiàn)缺陷的階段、缺陷定位的精準(zhǔn)度、缺陷排查的準(zhǔn)確度三個(gè)角度分析以上常見的集中輸變電設(shè)備帶電測(cè)試技術(shù)手段的優(yōu)缺點(diǎn)，并得出最適合輸變電設(shè)備的帶電測(cè)試技術(shù)手段。

供電可靠性；帶電測(cè)試；輸變電設(shè)備；紫外測(cè)試

1.概述

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力負(fù)荷供電可靠性的要求也不斷提高，相應(yīng)預(yù)防性維護(hù)的要求也不斷提高。目前，電力系統(tǒng)中輸變電設(shè)備大部分檢修和維護(hù)工作大部分是在停電的狀態(tài)下進(jìn)行的，這在許多情況下要停止向用戶供電，使用戶中斷生產(chǎn)，導(dǎo)致售電量下降，降低供電的可靠性。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的今天，盡管可以投用備用線路和建設(shè)多環(huán)網(wǎng)來限制停電范圍來減少這種損失，但是供電部門也要為此付出經(jīng)濟(jì)上昂貴的代價(jià)。而帶電測(cè)試則可以保障安全性的同時(shí)又兼具經(jīng)濟(jì)性，既可以發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障和隱患，同時(shí)又不需要設(shè)備停電，是目前電力系統(tǒng)設(shè)備測(cè)試技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

然而，電力系統(tǒng)輸變電帶電測(cè)試技術(shù)手段紛繁復(fù)雜，同時(shí)又各有利弊。如何在多種帶電技術(shù)中選擇最適用方法則需要我們進(jìn)行大量的研究。本文將就幾種常用的帶電測(cè)試技術(shù)進(jìn)行三個(gè)維度的分析，并從中選出最為適用的測(cè)試技術(shù)。

表1 不同帶電測(cè)試方法檢測(cè)的局部放電階段

表2 不同帶電測(cè)試方法缺陷定位的精確度

表3 不同帶電測(cè)試方法缺陷排查的準(zhǔn)確率

表4 不同帶電測(cè)試方法測(cè)試范圍

2.帶電測(cè)試技術(shù)

目前針對(duì)輸變電設(shè)備的帶電測(cè)試技術(shù)主要有脈沖電流監(jiān)測(cè)、紅外監(jiān)測(cè)、超聲波電暈監(jiān)測(cè)和紫外監(jiān)測(cè)等方法，各種方法優(yōu)劣不同。本文主要研究脈沖電流監(jiān)測(cè)、紅外監(jiān)測(cè)、超聲波電暈監(jiān)測(cè)和紫外監(jiān)測(cè)四種帶電測(cè)試技術(shù)，并從發(fā)現(xiàn)缺陷的階段、缺陷定位的精確度、發(fā)現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確度三個(gè)維度分析，選出輸變電設(shè)備最為適用的帶電測(cè)試技術(shù)。

脈沖電流法的基本原理是：電力設(shè)備在運(yùn)行時(shí)發(fā)生局部放電，設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化，此時(shí)如果經(jīng)過一個(gè)耦合電容耦合到一個(gè)檢測(cè)阻抗上，回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖電流，將該脈沖電流流經(jīng)檢測(cè)阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓予以采集、放大和顯示處理，就可測(cè)定局部放電基本量。這種方法是目前國際電工委員會(huì)推薦進(jìn)行局部放電測(cè)試的一種通用方法（參考1）。

紅外測(cè)溫是目前廣泛開展的日常電氣試驗(yàn)項(xiàng)目之一，利用設(shè)備運(yùn)行過程中放電產(chǎn)生的熱效應(yīng)檢測(cè)設(shè)備故障和隱患，在電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、缺陷故障診斷和電網(wǎng)安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮著重要作用，可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備早期缺陷，主要有因臟污引起的發(fā)熱缺陷、因連接處接觸不良引起的發(fā)熱缺陷以及因設(shè)備內(nèi)部故障導(dǎo)致的本體發(fā)熱缺陷。

超聲波電暈監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)設(shè)備局部放電是產(chǎn)生的超聲波型號(hào)信號(hào)，通過超聲脈沖波形和不同探頭之間的相對(duì)時(shí)延，通過計(jì)算來判斷局部放電的程度和做出局部放電的定位。

紫外光譜成像檢測(cè)技術(shù)的前身是歐美國家為軍事目的發(fā)展起來的檢測(cè)成像技術(shù)，用專用設(shè)備觀察和檢測(cè)設(shè)備局部放電過程中出現(xiàn)的“日盲”240～280nm紫外光信號(hào)，同時(shí)把紫外圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成可見光圖像信號(hào)，進(jìn)行觀測(cè)和分析，可以得到設(shè)備局部放電嚴(yán)重程度和局部放電位置等信息，是一種發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備的缺陷和隱患的有效方法。

3.發(fā)現(xiàn)缺陷的階段

脈沖電流法帶電測(cè)試中主要監(jiān)測(cè)的是視在放電量，一般脈沖電流法的靈敏度主要和耦合電容、檢測(cè)電抗、放大器等有關(guān)，當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象的電容量較大時(shí)，受耦合電容的影響，局部放電檢測(cè)儀器的測(cè)量靈敏度隨著試品電容增加而下降。當(dāng)視在放電量達(dá)到脈沖電流法的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，局放已經(jīng)初具規(guī)模，達(dá)到了局放的中后期。

紅外測(cè)試主要檢測(cè)的是溫度信號(hào)，局部放電一般放電量較大或者放電時(shí)間較長時(shí)才會(huì)出現(xiàn)溫度上升較高的現(xiàn)象，所以紅外測(cè)試檢測(cè)到的局放一般為后期。

超聲波測(cè)試檢測(cè)超聲波信號(hào)，一般的局部放電發(fā)生時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電脈沖、超聲波、電磁輻射、紫外線、可見光、化學(xué)反應(yīng)等，所以超聲波測(cè)試可以檢測(cè)到早期的局放。

紫外測(cè)試檢測(cè)紫外信號(hào)，一般局部放電初期就會(huì)產(chǎn)生紫外光子，所以紫外可以檢測(cè)到早期的局放。

綜上所述，紫外測(cè)試和超聲波測(cè)試都可以檢測(cè)到早期的局部放電，脈沖電流法只能檢測(cè)到中后期的局部放電，而紅外測(cè)試只能檢測(cè)到后期的局部放電，結(jié)果如表1所示。

4.缺陷定位的精確度

脈沖電流法主要測(cè)量局部放電過程中伴隨著電荷的遷移，即視在放電量，只能判斷回路中是否有局部放電，但是不能判斷出局部放電的位置。

紅外測(cè)試主要檢測(cè)局部放電導(dǎo)致設(shè)備的發(fā)熱部位，一般只要有發(fā)熱都能精準(zhǔn)的定位出局部放電位置。

超聲波測(cè)試因?yàn)槌曨l域20kHz～230kHz，極易衰減，一般有效測(cè)試范圍為1～1.5米之間，所以只要測(cè)量到超聲波的局部放電信號(hào)，但是對(duì)于多個(gè)局放點(diǎn)的情況很難定位缺陷，所以超聲波測(cè)試的缺陷定位的精確度較差。

紫外測(cè)試測(cè)量的是局部放電過程中產(chǎn)生的紫外光子，因?yàn)樽贤夤庾右粯幼裱本€傳播定律，所以通過紫外測(cè)試儀可以精準(zhǔn)的確定局放位置。

綜上所述，紫外測(cè)試和紅外測(cè)試都可以精準(zhǔn)的定位局部放電，脈沖電流法不能定位局部放電，而超聲波測(cè)試可以定位局部放電精確度較差，結(jié)果如表2所示。

5.缺陷排查的準(zhǔn)確率

脈沖電流法容易受到檢測(cè)阻抗和放大器對(duì)測(cè)量的靈敏度、準(zhǔn)確度、分辨率以及動(dòng)態(tài)范圍等影響，抗干擾能力差，由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，所以脈沖電流法準(zhǔn)確率較差。

紅外監(jiān)測(cè)結(jié)果取決于有隱患的高壓輸變電設(shè)備溫度，由于設(shè)備隱患早期產(chǎn)生電暈的時(shí)候不累積熱量，不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備溫度升高，無法用紅外手段發(fā)現(xiàn)早期設(shè)備隱患；同時(shí)，輸變電設(shè)備一般為戶外設(shè)備，容易受到日曬等氣候影響，所以紅外測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確率一般。

超聲波測(cè)試時(shí)環(huán)境中一般受到的干擾較少，這與環(huán)境中的超聲干擾較少有關(guān)。超聲波測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確率較高。

紫外測(cè)試因?yàn)橐话悴捎萌彰ぷ贤?，所以基本不?huì)受到環(huán)境影響，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確率較高。

6.測(cè)試范圍

脈沖電流法需要在回路中介入耦合電容，這對(duì)于高電壓回路中現(xiàn)場(chǎng)操作十分不便，同時(shí)脈沖電流法設(shè)備較大，使用的測(cè)試范圍較小。

紅外測(cè)試使用的紅外儀非常輕便，適用于大部分輸變電設(shè)備帶電測(cè)試，測(cè)試范圍較大。超聲波測(cè)試因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵兴p的非?？?，有效測(cè)量范圍僅為1～1.5米，所以一般用于GIS設(shè)備的局放測(cè)試，測(cè)試范圍較小。

紫外測(cè)試使用的紫外儀隨著工藝的進(jìn)步，已經(jīng)非常輕便，滿足戶外帶電測(cè)試對(duì)設(shè)備的便攜性要求，同時(shí)大部分輸變電設(shè)備帶電測(cè)試，所以測(cè)試范圍較大。

7.總結(jié)

綜上所述，脈沖電流法容易受到環(huán)境干擾，不能定位缺陷位置，同時(shí)使用范圍有較小，所以在多種帶電測(cè)試中優(yōu)勢(shì)并不明顯。紅外測(cè)試適用于大部分輸變電設(shè)備的帶電測(cè)試，同時(shí)定位精準(zhǔn)，雖容易受環(huán)境因素干擾，但是在使用中注意較小環(huán)境的干擾，是一種優(yōu)勢(shì)較為明顯的帶電測(cè)試方法。超聲波適用范圍較小，有效測(cè)試距離為1～1.5米，但是缺陷排查的準(zhǔn)確率較高，同時(shí)超聲波設(shè)備較小，仍適用于某些電力環(huán)境，如GIS設(shè)備。紫外測(cè)試在以上四個(gè)角度分析，都有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，綜上紫外測(cè)試是本文分析的帶電測(cè)試方法中最適用于輸變電設(shè)備的帶電測(cè)試方法。

[1] 余能武.基于脈沖電流法的電力電纜局部放電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究[C] .全國輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修交流研討會(huì)論文集，2010:619-622.

[2] Lindner M,Elstein S,Lindner P.Solar blind and bi-spectral imaging with ICCD,and EBCCD cameras. SPIE,1998,3434:22-31

[3] Lindner M,Elstein S,Wallace J.Solar blind band-pass filters for UV imaging devices. SPIE,1997,3434 A:176-183

徐煜（1985），男，本科學(xué)歷，從事輸變電設(shè)施運(yùn)維方面的技術(shù)研究。