帶電檢測技術(shù)在變電異常運行設(shè)備中的應(yīng)用

侯秀麗 孔艷清

摘 要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步推動了電力行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前，隨著全國電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，尤其是城市電網(wǎng)的改造與升級，交聯(lián)電力電纜已成為重點地區(qū)輸電的主流設(shè)備。交聯(lián)電纜具有易鋪設(shè)、易維護(hù)、耐高溫和絕緣性能優(yōu)良等特點，逐步取代了油紙絕緣電纜和架空線路，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)。但與此同時，交聯(lián)電纜大多以直埋、排管、隧道等形式鋪設(shè)在地下，因此增加了監(jiān)測電纜是否處在正常工作狀態(tài)下的難度。實際作業(yè)中，由交聯(lián)電纜及電纜接頭絕緣損壞等問題引起的電力故障事故也不斷增加。因此，如何快速有效地通過檢測手段判斷電纜絕緣是否存在劣化狀況有著重要的現(xiàn)實意義。目前，交聯(lián)電力電纜的檢測方法主要包括耐壓試驗和局部放電檢測等。耐壓試驗分工頻交流耐壓試驗和直流耐壓試驗，均為破壞性試驗。直流耐壓試驗所需試驗設(shè)備容量小，攜帶方便，且可同時測量泄漏電流，根據(jù)泄漏電流的數(shù)值大小判斷電纜絕緣情況。然而，電纜絕緣層材料成分多、電阻率分布不均，會導(dǎo)致直流電壓下場強分布不均勻，從而可能導(dǎo)致局部絕緣擊穿的問題，且直流耐壓還存在電荷積累導(dǎo)致絕緣加速老化的問題。交流耐壓試驗一定程度上能夠有效發(fā)現(xiàn)電纜缺陷，但存在兩個問題：一是由于電纜電容量大，所需試驗設(shè)備體積較大，導(dǎo)致操作不夠便捷;二是對于細(xì)微缺陷交流耐壓靈敏度較低。鑒于此，國際上已逐漸摒棄對于電纜的耐壓試驗檢測。隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以現(xiàn)場在線監(jiān)測且非破壞性的電纜局部放電檢測得到了更廣的應(yīng)用。局部放電檢測能夠采集到因絕緣劣化導(dǎo)致的電纜的放電信號，經(jīng)過數(shù)字處理，可以很靈敏地得到檢測結(jié)果。對于電纜局部放電檢測，美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE、國際電工委員會IEC等權(quán)威機(jī)構(gòu)均制定了測試導(dǎo)則與規(guī)范，從而使電力電纜局部放電檢測更加標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，也有利于提高檢測的準(zhǔn)確性。鑒于此，本案例配以相關(guān)儀器采用局部放電檢測的手段對電力電纜進(jìn)行局部帶電檢測。

關(guān)鍵詞：帶電檢測技術(shù);變電異常;運行設(shè)備;應(yīng)用

引言

變壓器中絕緣部分的質(zhì)量對變壓器設(shè)備整體的使用性能和壽命都至關(guān)重要，因為絕緣劣化將產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，引發(fā)電力設(shè)備故障。這種情況是因為變壓器內(nèi)部各體制間的絕緣體為部分橋接，這樣在一定范圍內(nèi)的導(dǎo)體會在絕緣體放電時產(chǎn)生帶電反應(yīng)。一般的局部放電可視作電力輸送設(shè)備中的常規(guī)現(xiàn)象，不會對整個變壓器系統(tǒng)造成過大的影響，由于電力強度較高會造成電弧擊穿。若局部放電現(xiàn)象出現(xiàn)的較為頻繁，發(fā)生點位較多時就會破壞電力變壓器的完整性，電場強度越大，故障發(fā)生率越高，用電風(fēng)險也會加大。

1放電類型

首先是電暈放電。電暈放電是指電纜導(dǎo)體部分出現(xiàn)毛刺、尖端等凸起的局部部位，隨著電場強度增大，超過空氣的電離場強，從而使此凸起部分附近空氣發(fā)生電離，出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象而發(fā)生電纜的局部放電。這是因為導(dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的區(qū)域電荷更易聚集和積累，隨著電荷的積累此處場強會很大，從而使氣體電離發(fā)生電暈。電暈放電發(fā)生時導(dǎo)體與絕緣層的間隙并沒有被擊穿，其只是發(fā)生在導(dǎo)體尖端或者毛刺等曲率半徑較小的附近的氣體區(qū)域，且伴隨著光和聲音等現(xiàn)象同時還可能會產(chǎn)生一些化學(xué)氣體。一般情況下，導(dǎo)體尖端發(fā)生放電產(chǎn)生的放電脈沖主要聚集在負(fù)半周，但若電壓很高，正半周也可能會出現(xiàn)放電脈沖。如果放電端是接地端，放電脈沖則主要聚集在正半周。隨著電壓增大，電暈放電次數(shù)會逐漸增多，單次放電量基本不變。其次是懸浮放電。懸浮放電一般發(fā)生在設(shè)備中的金屬部件上。由于設(shè)備運行時的振動等原因，金屬部件與地的連接發(fā)生松動，從而導(dǎo)致接地不良或者沒有接地，進(jìn)而在金屬部件上積累了大量電荷，這些電荷與地之間形成了電位差，當(dāng)電位差較大時則會發(fā)生懸浮放電。懸浮放電也是電纜局部放電的一種類型，一般來說，其放電脈沖在正負(fù)半周對稱出現(xiàn)。

2帶電檢測技術(shù)在變電異常運行設(shè)備中的應(yīng)用

2.1多功能移動終端的應(yīng)用

運維人員無須攜帶多種測試設(shè)備，到工作現(xiàn)場即可完成一鍵式、模式化的數(shù)據(jù)采集、生成和錄入工作。以測溫為例，模式化的數(shù)據(jù)采集是指：對于作業(yè)對象需要多點測溫的場景，終端工具可以預(yù)置多個保持相對位置的測溫點。對于同一作業(yè)對象，操作人員只需托舉終端工具對準(zhǔn)作業(yè)對象，即可一次性采集多個點的溫度數(shù)據(jù)，標(biāo)記位置和溫度在熱成像圖中，并自動追蹤最高溫度。一鍵式操作是指：在模式化的基礎(chǔ)上，一鍵即可完成數(shù)據(jù)的采集、報告生成、上傳與歸檔。由模式化采集的所有數(shù)據(jù)集都攜帶相關(guān)屬性存儲于數(shù)據(jù)庫中，具有相同屬性的數(shù)據(jù)可作為關(guān)鍵特征量，按時間軸描繪趨勢曲線;以大數(shù)據(jù)和人工經(jīng)驗為基礎(chǔ)，自動設(shè)定安全區(qū)域，當(dāng)特征量超出區(qū)域或者趨勢上將超出區(qū)域，發(fā)出系統(tǒng)提示及預(yù)警，實現(xiàn)故障預(yù)判。終端工具生成的數(shù)據(jù)格式滿足五通、PMS2.0的要求，也可自定義數(shù)據(jù)表格。免去使用專用儀器煩瑣操作、后期數(shù)據(jù)整理和制作表格的工作。終端工具通過無線專用通道與服務(wù)器端連接，實現(xiàn)信息通信。具體實現(xiàn)功能如下：1）紅外成像，多點測溫，自動追蹤最高點溫度，發(fā)現(xiàn)異常點。2）低電壓與低電流測量功能。3）RFID電磁掃描、二維碼掃描。4）信息安全通信?；谟布耐ㄐ艛?shù)據(jù)安全加密，與系統(tǒng)建立安全隔離的VPN通道。5）北斗/GPS定位。支持實時定位，可針對業(yè)務(wù)進(jìn)行信息位置相關(guān)匹配，可實時查看目標(biāo)位置，及時提醒設(shè)備巡視內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，實時監(jiān)測人員到位情況。6）多機(jī)協(xié)同。針對同一工作場景，可多臺組網(wǎng)協(xié)同工作。7）照相、錄像等功能。

2.2超高頻檢測法

針對油紙絕緣內(nèi)部的局部放電問題，由于局部放電會生成高頻電磁波，電磁波在變壓器內(nèi)部金屬元件中穿透力會逐漸衰減，一般可從變壓器設(shè)備間縫隙處傳遞出來的電磁波判斷局部放電位置，但超高頻對局部放電區(qū)域的穿透力更強，可檢測到信號在絕緣區(qū)域的不同穿透程度，并獲得超高頻檢測圖譜，據(jù)此可以判斷出放電形式，并判斷絕緣體部分的功能是否正常。

2.3 A/D采集通道數(shù)據(jù)處理

A/D 采集通道是電氣設(shè)備帶電檢測系統(tǒng)中重要的軟件執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可根據(jù)直流電壓的實際消耗水平，調(diào)節(jié)應(yīng)用電流在相關(guān)設(shè)備元件中的即時傳輸情況，已達(dá)到提高電氣網(wǎng)絡(luò)中電子傳輸安全性的目的。通常情況下，A/D 采集通道內(nèi)的電子信息始終保持并聯(lián)排列狀態(tài)，而隨著帶電檢測指令執(zhí)行時間的延長，這些數(shù)據(jù)開始產(chǎn)生明顯的堆積覆蓋趨勢。為解決上述問題，PCB 檢測主板的執(zhí)行速率大幅增加，直至?xí)捍骐娏?shù)據(jù)呈現(xiàn)明顯的兩極化傳輸形式。

結(jié)語

對運行變壓器出現(xiàn)異常時，可以嘗試紅外成像、局部放電、超聲波定位等多種帶電檢測技術(shù)應(yīng)用，對變壓器狀態(tài)聯(lián)合診斷評估，大大縮短檢修時間，減少停電次數(shù)和時間，也為設(shè)備狀態(tài)檢修提供很好的數(shù)據(jù)支撐和借鑒經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

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