变电设备局部放电带电检测技术分析

刘淑华,纪欣,李丽丽

青岛顺安热电有限公司，山东省青岛市，266109

摘要：近年来，在我国经济水平不断提升下，人们的生活质量提高，对电力行业的需求量不断增加，同时，对电力行业的要求不断提高。从脉冲电流检测技术、无线电干扰电压检测技术、介质损耗分析检测技术、超高频局部放电检测技术等方面说明了变电设备局部放电带电检测中的关键技术。分析认为，电力企业与技术人员应根据实际情况，及时发现变电设备的局部放电现象，使其得以及时解决，确保变电设备乃至整个电力系统的运行效果良好。

关键词：电力系统；变电设备；局部放电；带电检测技术

引言

提升电网设备精益运检水平，是保证电网安全稳定运行的重要措施。目前，掌握设备状态的手段主要包括有巡检、停电试验、带电检测和在线监测，其中带电检测可以在设备不停电的情况下发现设备潜伏性缺陷，缺陷检出效率更高。随着带电检测技术的推广，基于带电检测的变电站智能化运维系统也得到了应用。基于人工智能的关键技术已应用到设备运维检修中，并取得了一定的诊断效果。但现有带电检测工作仍依赖于人工手持终端进行检测，根据当前检测状态人工判别红外或局部放电缺陷，无法及时关联设备的电压等级、厂家、运行年限、环境天气等运行因素做出综合评价和判断。随着带电检测技术的进一步应用，运维现场将积累大量检测数据，如何有效分析和应用这些数据，进一步提高设备风险判别的准确性和运维策略制订的科学性，对提升设备可靠性及缩短停电时间具有重要意义。针对上述问题，本文基于变电设备带电检测数据，量化变电设备和变电站的风险度指标，通过智能排序实现变电设备的差异化运维，从而提升运维检修的针对性，提高现场运维决策效率。

1带电检测技术在变电运维中的优势

电力行业的技术人员在变电运维过程中利用带电检测技术可在日常工作中及时发现肉眼无法观察到的问题，并且及时排查安全隐患，及时防止安全事故的发生。当技术人员在检测过程中排查出问题时，可以及时利用带电检测技术进行处理，极大程度上排除潜在的安全隐患，防止发生安全问题。带电检测技术还拥有的一个极大优势即为技术人员在检测过程中不必断电，极大程度上避免对附近用户造成断电影响，操作起来非常简单且安全。带电检测技术还可以有效提高技术人员的工作效率，因为技术人员在日常巡视工作时，可以直接利用带电检测技术对变电设备的运行状态进行检测，可以有效避免繁冗复杂的检测步骤，使操作变得简单、高效。比如，技术工作人员能够直接利用带电检测技术检测、诊断绝缘缺陷程度。在变电设备的日常运行过程中，技术人员不能判断设备的检测状态，不仅如此，在变电设备运行时，人若靠近设备，则会产生相当大的安全隐患。但技术人员能够利用巡检仪检测绝缘缺陷，对检测数据进行收集，并将这些数据直接在文档中进行保存并给以分析。运用此项技术的运维人员还可以在试验周期之内调整变电设备的运行状态，做到第一时间发现设备存在绝缘隐患的位置、设备缺陷的真实情况和变化趋势。

2变电设备局部放电带电检测中的关键技术

2.1暂态地电压检测技术

该项技术的应用，主要是对局部放电状态下的电磁波加以利用，经检测设备向地面传导，暂态电压随之产生。一旦局部放电情况出现，变电设备会向其他位置带动电流，电磁波随之产生，在其趋肤效应下，向附近金属物质表面传播电磁波，而实际所进入设备内部并得以传播的电磁波有限，当电磁波自设备内部与金属表面产生接触，电压信号随之产生。以暂态地电压传感器为辅助实施检测，能够把握变电设备是否存在局部放电，利用设备外部所设置暂态地电压传感器来获得电压时间差，锁定局部放电区域，就实际放电强度进行计算。

2.2特高频法

当因PD发生正、负电荷的中和时，PD点在产生陡电流脉冲的同时会向外辐射GHz量级的电磁波。特高频(ultra⁃highfrequency，UHF)法即采用天线、定向耦合器和场分级电极等传感器，耦合由PD引起的电磁波信号，其测量带宽通常在300MHz~3GHz范围内。由于设备金属外壳会对电磁波信号起到屏蔽作用，因此UHF传感器通常分为直接(或经由放油阀等结构)安装于设备内部的内置式以及安装于手孔外侧或盆式绝缘子边缘等处的外置式两种。变压器和气体绝缘金属封闭开关设备(gas⁃insulatedmetal⁃enclosedswitchgear，GIS)的典型安装位置。通过将UHF法检测结果和PD指纹模式库对比，可进行PD类型识别，而通过不同位置传感器检测信号的强度变化和时延规律可以确定缺陷部位。

UHF法不改变设备的运行方式，可以实现连续监测，故常用于电力设备的在线以及带电检测；同时，其可有效抑制背景噪声，抗干扰能力强。但是，目前UHF法仅可定性判断PD的发生，放电量大小以及量值表示形式有待规范。此外，由于电磁波的折返射传播行为，在存在多个PD点或设备结构复杂时，该方法的定位准确度较低。

2.3无线电干扰电压检测技术

无线电干扰电压检测技术又叫做RIV技术，该技术起源于1925年Schwarger学者发现的电晕放电状态下产生的电磁波。这种电磁波可借助于无线干扰电压表进行干扰电压检测，这样便可以检测出变电设备中存在的局部放电问题。在国外，无线电干扰电压表是变电设备局部放电检测中的主要设备，而在国内，主要应用的检测设备则是射频传感器。因此，该检测方法在国内又被称为射频检测法。在通过射频检测法进行变电设备局部放电检测的过程中，其主要的传感器包括射频天线传感器、电容传感器以及线圈电流传感器等。

其中，Rogowski型线圈电流传感器是最常用的一种检测传感器，该传感器起源于20世纪80年代的英国，在1996年，有学者对其做了进一步的改进，进而以此为基础，设计出了一种宽频形式的电流传感器。该宽频传感器可以进行大型变电设备局部放电的在线监测，实用性非常强，并获得了国家发明专利。目前，很多电厂变电设备局部放电在线监测系统中都应用了此类传感器。后来，这种传感器又被应用到了大型汽轮发电机和变压器机组中，并发挥出了良好的应用效果。在通过该方法进行变电设备局部放电检测的过程中，需要将环境温度控制在10~40℃，使变压器温度与测试中的环境温度基本保持一致。一般情况下，被测试品低压一侧需要施加一个频率等于额定值的额定电压，且尽量是一个对称形式的正弦波电压，将其与绕组设置为开路。若施加电压的绕组带有分接，则需要使其分接开关处在主分接上；如果被测试品绕组中的连接绕组为三角形开口，则需要将此类开口闭合。运行过程中，对于地电位、外壳以及油箱等需确保其接地的可靠性。

结语

在对变电设备进行局部放电检测的过程中，脉冲电流检测技术、无线电干扰电压检测技术、介质损耗分析检测技术以及超高频局部放电检测技术都是其关键的带电检测技术形式。具体检测中，电力企业与技术人员应根据实际情况，采取合理的技术措施来进行带电检测。这样才可以及时发现变电设备的局部放电现象，使其得以及时解决，以此来确保变电设备乃至于整个电力系统的运行效果与安全。

参考文献

[1]朱振华，周华，于大洋，等.一起110kV油浸式变压器高压套管异常发热缺陷诊断[J].山东电力技术，2020，47(12)：37-40.

[2]黄灵资，刘昊.基于带电检测技术的一起35kV金属氧化物避雷器缺陷分析[J].电气技术，2019，20(1)：112-115.