浅析变电设备带电检测技术

王卓然韩光邢超赵军

摘要：随着状态检修策略的深入推广，带电检测在变电设备运行维护当中所占的地位也越发重要。本文对现阶段广泛应用的几种带电检测技术进行了介绍，并对带电检测技术在推广应用中的问题进行了探讨。

关键词：变电设备；带电检测；应用

引言：一直以来，预防性试验作为可靠的设备状态检测手段对保障电力系统的安全稳定运行起着重要作用。然而随着电网规模不断扩大，容量不断增加，预防性试验的局限性也逐渐凸显出来[1]。一方面预防性试验需要停电按固定周期进行，不能及时发现设备缺陷，且停电试验时工况与设备实际运行时存在差异，结果无法准确反应设备运行状态；另一方面在传统检修模式下，设备陪停陪试多，检修工作量大和人员不足的矛盾日益突出。状态检修能够根据采集到的设备各种离线、在线数据、运行经验和工况，确定设备检修周期和项目。状态检修的开展，可以有效预防设备事故发生，延长设备检修周期和使用寿命。为了深入开展状态检修工作，适应电网快速发展和技术进步的需要，就要在保证安全的前提下探索实施基于不停电的检测即带电检测，下面本文将对现在常用的几种带电检测技术进行介绍。

1常用带电检测技术

1.1红外测温检测

红外测温检测以其非接触式的特点可以适用于几乎所有设备，它可以将热信息瞬间可视化并加以验证，能够快速、准确、安全的发现设备温度异常，避免设备因过热发生故障导致停工、停产甚至发生火灾等灾难性事故。红外测温检测不需要接触到设备内部或表面，因此不会干扰到设备的温度场，其本身也不会受到温度场的干扰，因此其测量精度较高。红外测温检测还具有灵敏度高、检测速度快的特点，其检测灵敏度可达到0.1℃，在接收到目标的红外辐射后即可迅速响应[2]。

红外检测也具有一定的局限性。一是外界环境对于其检测影响、限制较大，如需要在阴天、夜间或晴天日落两小时后进行测量，风速一般不能超过0.5m/s，PM2.5等空气中的粒子、微尘会造成红外衰减。二是对封闭式设备如GIS、开关柜等无法直接测量其内部器件温度。

1.2紫外成像检测

空气在电气设备发生放电时将会产生电离，辐射出波长在230～400nm之间的紫外线，紫外成像仪在接收到这些紫外信号后，经处理后与可见光叠加从而确定放电位置及强度。紫外成像技术被广泛应用于检测设备电晕放电、导线外伤、高压设备表面污秽程度等多种场合，其检测效果直观、操作简单方便，由于具有非接触式的特点，也不会影响设备运行。

紫外成像技术在实际应用中由于没有量化标准，其检测结果仍只处于定位分析阶段，对放电程度是否影响到设备正常运行，是否需要立即停电处理无法形成有效的判断依据。形成量化标准，找出放电量与电晕放电强度的对应关系，将极大推进紫外技术的发展。由于放电往往会伴随温升，结合红外测温一起对设备进行诊断，将会有效提高检测效率。

1.3特高频局部放电检测

特高频法具有检测灵敏度高、抗低频干扰能力强、可定位缺陷部位等特点。它对GIS内部缺陷、颗粒毛刺等引起的放电较为灵敏。电力设备中发生局部放电时产生的电磁波频段为300MHz～1GHz，特高频法针对这一特点，采集频率范围在300MHz～3000MHz的信号进行分析判断，这样可以有效避开环境中的低频干扰信号。特高频电磁波信号在GIS气室内不易衰减，且由于其在内部不断反射，使得信号震荡时间加长，相比超声局部放电检测，特高频局部放电检测的检测范围更大。

特高频法检测到的信号虽然也有幅值等信息，但其幅值信息并不能完全作为量化缺陷程度的依据。由于现场的工作环境复杂，虽然特高频法可以较好的过滤低频干扰，但手机信号、灯光信号等仍然会对测试结果产生影响。如果屏蔽安装不到位，在线监测装置的高频信号也可能影响测试。特高频内置传感器如果安装工艺不达标，其本身也可能成为局放源。

1.4超声局部放电检测

超声波法检测局部放电被广泛应用于GIS、断路器、变压器、开关柜等设备。电力设备发生局部放电时，放电区域分子由于相互间剧烈撞击会发射出频率为20～200kHz的超声波。超声波法通过检测设备发出的超声波信号来判断设备内部是否有局部放电发生。由于与被测设备之间没有电气连接，超声法检测局部放电不易受到电信号的干扰。声信号的传播具有明显的方向性，且能量集中，因此在定位缺陷方面，超声法具有较为明显的优势。除了检测局部放电信号，超声法还可以检测由于设备部件松动引起的机械振动。

超声波法对机械振动的检测灵敏度较高，也造成其检测局部放电信号时易受到机械振动的影响。超声信号在一些介质中如SF6气体、环氧树脂等衰减较大，因此超声检测法在检测该类介质中的缺陷时检测范围较小，灵敏度较低。

1.5高频局部放电检测

高频法主要用于检测电力电缆、变压器、电抗器等设备的局部放电缺陷。相对于传统局部放电检测，高频法具有检测频带宽、检测灵敏度高、缺陷程度可定量分析等优点。每一次局部放电都会伴随产生一个电流脉冲，通过装设在设备接地点的高频电流传感器，该信号可被采集并测量，从而获得放电量及放电相位等信息[3]。通过选择检测设备的频带、带宽，可以过滤干扰信号。IEC对此检测方法制定了专门的标准，对于检测设备可以进行有效校准，对采集到的信号可以进行定量分析。高频法对于突发信号的反应灵敏，可以实时监测设备状态，有利于及时发现设备缺陷。

与其他几种检测方法相比，高频法抗干扰能力相对较弱，也无法实现缺陷的定位。由于检测时只能从被测设备接地引下线或末屏引下线进行测量、不同的设备接地引下线尺寸不一，因此对测试位置及高频电流传感器尺寸等限制因素较多。

2带电检测推广应用中的问题及应对措施

2.1仪器质量问题

现阶段，我国带电检测仪器市场品牌繁多，标准不一，设备质量参差不齐。很多检测仪技术指标不合格，运行中缺乏稳定性，实际应用中经常不能保证缺陷的检出率。一些早期的检测仪存在设计缺陷，需要改进技术、工艺来提高其可靠性。

对于可能入网的带电检测仪器，其技术参数、具备功能等应实行统一的标准，确保其可以满足使用要求，避免买到低质量设备。对于性能落后的产品，应尽早进行更新换代。厂家应继续研发精度、灵敏度更高、可靠性更强的仪器以满足用户需求。

2.2检测标准问题

部分检测项目标准不够完善，无法实现对缺陷的定量分析。特高频局部放电检测到的信号幅值无法作为缺陷劣化程度的量化标准；紫外成像检测可以很好的定位放电位置，但是没有标准来知道设备是否应该进行停电检修。

针对这一问题，应尽可能完善标准规程，统一检测方法和诊断依据，确保检测结果的可靠性。

2.3设备维护管理问题

带电检测仪器本身作为高精度设备需要良好的保养与维护。带电检测技术人员或许已经可以熟练使用设备，但对其保养维护知识可能较为匮乏。设备维护不当可能会导致其损坏或性能下降。

加强设备维护管理，对技术人员开展仪器使用保养的相关培训可以避免因人为原因造成的不必要的设备损失。

结语：随着电网规模的不断扩大，传统的以预防性试验为主的检修手段已出现局限性。开展带电检测对于实时掌握设备运行状态，维护电力系统稳定运行起到了积极的作用，也对促进检修方式的转变具有重要意义。

参考文献

[1]王少华，叶自强，梅冰笑.输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电器，2011，47（4）：84-90.

[2]任双赞，张默涵，詹世强,等.带电检测技术在电网设备运行维护中的应用[J].南方能源建设，2015，2（2）：140-145.

[3]赵晓辉，杨景刚，路秀丽,等.油中局部放电检测脉冲电流法与超高频法比较[J].高电压技术，2008，34（7）：1401-1404.