在线检测技术可行性分析

陈伟球

摘要：通过对常规高压试验的理性分析，指出其不足。提出了状态化试验和检修技术概念。对电气设备在线检测技术的可行性进行了分析。

关键词：高压试验发展分析

0引言

电气设备在制造、运输、安装和运行中会产生绝缘缺陷，非凡是在长期运行过程中，电气设备受到电场、热效应、机械应力、化学腐蚀以及环境条件等因素的影响，其绝缘品质将逐渐劣化，极可能导致绝缘系统的破坏。因此，做好电气设备的高压试验工作至关重要。

1常规性试验

传统的高压试验形式有出厂试验、交接性(大修)试验和预防性试验等几种。它们都是几代人理论和实践的经验总结，无论是过去还是现在，都对电气设备的安全运行发挥了积极的作用。但这都是定期检修制度下的产物，常规的交接性(大修)和预防性试验数据也符合《规程》标准，但为什么恶性设备事故仍然时有发生呢？主要原因之一是由于现有试验项目和方法往往难以保证在这一试验周期内不发生故障。

常规性试验存在着以下6个弊端：①试验时需要停电，影响正常运行，减少了设备的可用时间。②试验时间集中，工作量大，对人力、物力造成巨大浪费。③、试验是否有效。以介质损耗试验为例，常规试验大多数是在较低电压下进行的(通常10kV)，而有的设备缺陷或结构上的故障，只有在实际运行状态下的较高电压时才能表现出来。有些由于随机因素引起的偶发性故障，致使有些预试合格的设备，投运后不久发生重大事故。④由于检修工艺不高，有些本来没有故障的正常设备，经拆卸进行预防性试验后复装时，反而引入新的事故隐患。⑤在电力设备运行过程中，人们最关心的是绝缘结构的剩余电气强度，但至今还未找到它与绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗等非破坏性试验参数之间的直接函数关系，所以仅凭这些试验项目难以准确、有效地判定电气设备绝缘的好坏，也不能确保下一运行周期电气设备的安全运行。⑥交流耐压等试验对设备绝缘强度有破坏作用，可能造成的试验后遗症也暴露出常规的停电预防性试验本身存在着难以克服的缺陷。

2状态化试验和检修技术

多年来，有关工作者为了提高试验的准确性和有效性，对常规试验方法进行了探索性的、必要的修正，一方面提出一些新的试验方法，如色谱分析、局部放电试验等，另一方面对原有的试验技术进行改进，如分解试验，使试验的有效性有所提高。但是在电力系统不断向高电压、大容量、大参数、自动化方向发展的今天，由于电气设备的绝缘技术性能不断加强，高压试验工作穿旧鞋、走老路，仅仅停留在原有的技术基础上是不能满足发展要求的。

状态化检修体制是20世纪70年代初发展起来的一种较先进的设备维修体制，它不再以时间为依倨进行常规的定期检测试验与维修，而是着眼于密切追踪检测每台设备具体运行技术状态的发展、变化情况，根据规范化的状态检测结果，把握设备运行状态演变的情况和恶化的程度，对故障设备的维修做到心中有数，实现"无病不修，有病才修，修必修好"。要想实现电气设备的运行状态化检修，首先必须有状态检测和故障诊断技术作基础。即设备在正常带电运行中，通过试验弄清设备的运行状态和绝缘缺陷，适时开展必要的检修工作。由于绝大多数故障事先都有征兆，因此，开展设备在运行时的连续或选时的检测技术就十分必要。作为电气设备绝缘状态化试验方法之一的在线检测技术于是就应运而生了。

3在线检测技术

电气设备在线检测技术是一种采用运行电压来对高压设备绝缘状况进行试验的方法，它可以大大提高试验的真实性与灵敏度，及时发现缺陷。通常在线检测仪器或系统是由传感系统、信号采集系统、分析诊断系统所组成。传感系统是用来感知所需要的电气参量和非电气参量，目前常用的传感器有：电磁型、力学量型、声参数型、热参数型和化学量型几种。信息采集系统是将传感器的模拟量转换成数字量进行传输，应用数字滤波技术对采集到的信号进行滤波处理，抑制和消除外界干扰和背景噪声，提取真实信号，并进行信号的还原。分析诊断系统是对所采集的信号进行分析、处理和诊断，从而得到所测电气设备绝缘的当前状况，并根据需要进行绝缘诊断和寿命评估。运用的方法有：小波分析技术、神经网络技术、模糊诊断技术、专家分析技术等。

运用在线检测技术的优点：①可以根据设备绝缘状况的好坏来选择不同的检测周期，使试验的有效程度明显提高。②在线检测可以积累大量的数据，将被试设备的当前试验数据和以往的试验数据相比较，用各种数值分析方法进行及时、全面的综合分析判定，以便及时发现和捕捉早期缺陷，确保安全运行，从而减小由于预防性试验间隔长所带来的误差。③在线检测技术的推广有利于从定期检修到更合理的状态化检修的过渡。

运用在线检测有关技术难点：①尚无统一的标准。各研究单位、开发商所采用的检测方法、检测参量、判定标准均不相同，导致不同在线检测装置之间不具有可比性。②理论技术不完善，对电气设备绝缘特征量研究不够，各检测量与绝缘剩余寿命的关系也没有明确的数值关系。③在线检测干扰抑制十分困难，运行环境存在的各种干扰直接影响检测结果的正确性。这些难题，直接影响着现场绝缘检测工作的广泛开展。

4电气绝缘检测技术的发展

近年来，随着传感技术、信号采集技术、数字分析技术、红外线检测技术与计算机技术的发展和应用，电力网的在线检测技术得到了飞速发展。从测试设备与被试设备的接触方式来看，电气设备在线检测技术可以分为三个层次：

4.1红外线诊断：目前，红外线诊断技术在电力网中的运用已日趋广泛，该仪器由于其不接触、不停运、不取样、不解体，测试简便，智能化程度高，数据便于微机分析等优越性，已逐渐得到相关领导和电气设备绝缘监督专业人员的充分肯定。

4.2不定期带电测试：它是在线检测的初级形式，是在资金不足、无法对每个电气设备安装在线检测装置时的一种非凡检测方法。我们开展的一次设备带电测试项目有：110kV电容式电压互感器、110kV耦合电容器的带电测试。较好地解决了变电所的母线和线路停电比较困难，常规试验人力、物力、财力浪费很大的难题。在原理论成熟的基础上，我们还积极探索，逐步开展了金属氧化物避雷器的带电测试项目。

4.3实时在线检测：在线检测技术对各方面要求更高、更强，它是状态化试验的高级形式。我局330kV变压器、电抗器油的微水、油中溶解气体在线检测仪已有了使用先例。但其他设备和项目的绝缘在线检测工作尚未开展，其技术原因如前所述。除此之外，领导层的决策，硬件设施的一次性巨大投入，正常的维护和责任分工等都是制约该技术发展的重要因素。

尽管如此，电气设备在线检测技术在电力网中运用的可能性还是可以展望的，主要有以下几种：①电力电容器介损和电容量值检测；②绝缘子电压分布检测；③电容式套管介质损失检测；④避雷器阻性、全电流检测；⑤高压断路器交流泄漏电流、介质损失检测；⑥GIS局部放电量和局部放电非电量检测；⑦交联聚乙烯电缆的支流叠加法检测；⑧电力变压器局部放电在线检测。

在线检测技术必将成为电气设备绝缘检测的重要组成部分，它将在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验所带来的种种不足，给高压试验工作带来一次质的飞跃。