電氣設(shè)備帶電檢測技術(shù)及故障分析

國網(wǎng)安徽省電力公司池州市貴池區(qū)供電公司調(diào)控分中心的研究人員朱亞平，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，檢驗設(shè)備能否正常運行的主要方式是帶電檢測。

簡要分析我國電網(wǎng)帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，探究電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測技術(shù)，說明帶電檢測技術(shù)整體的使用范圍、技術(shù)要求、綜合水平、數(shù)據(jù)分析情況、以及存在的問題等等，后續(xù)制定相對完善的管理意見，促進輸變電設(shè)備帶電檢測技術(shù)水平提升，為今后的檢驗奠定基礎(chǔ)。

當前電力系統(tǒng)的發(fā)展水平正在提升，相應(yīng)的容量也在不斷擴大，未來將會對基本的安全性提出更高的要求，但是傳統(tǒng)管理方式進行實驗存在諸多不足。預(yù)防性實驗操作過程中需要按照特定的周期實施，不能準確找出電氣設(shè)備存在的問題，整體的管理狀況也無從知曉，運行環(huán)節(jié)會和檢測結(jié)果之間存在較大的差距，所以不能作為有效的理論依據(jù)分析設(shè)備狀態(tài)以及最終結(jié)果[1]。

從各項管理技術(shù)、方法的完善，電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)整體水平也在不斷提升。帶電檢測通常需要有專業(yè)的設(shè)備作為主要支撐，另外實際運行過程中應(yīng)該對基本的數(shù)據(jù)信息進行采集、分析、處理等等，完成整體的帶電審核檢驗，此種方式能夠檢測短時間的基本情況，和長期檢測存在一定不同之處。

全面分析帶電檢測技術(shù)，可以了解電力設(shè)備存在的各種問題，采取有效的方式進行處理，避免影響后續(xù)正常工作，最大限度挽回對于企業(yè)造成的損失以及不良影響。關(guān)于資料信息的收集，應(yīng)該分析電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測技術(shù)，了解使用過程中可能會出現(xiàn)的矛盾等，制定有效的管理政策，促進整體發(fā)展[2]。

1電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

1.1變壓器帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

電網(wǎng)進行變壓器帶電檢測使用到的方式主要有溶解氣體分析、紅外檢測、接地電流檢測、以及放電檢測等等。目前應(yīng)用范圍比較廣的是紅外檢測，能夠檢驗變壓器出現(xiàn)的故障，包括發(fā)熱檢測，同時溶解其他分析已經(jīng)成功使用在各個領(lǐng)域，可以說是百分百的使用率[3]。

剩余的幾種檢測方法，因為各自具備的優(yōu)勢不同，實際情況也存在一定差異。

1.1.1帶電局部放電檢測

經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2014年9月電網(wǎng)公司使用的10kV及以上主變壓器總共有3460臺，帶電檢測的主變壓器為260臺，整體的利用比例為8%；實施局部放電檢測管理之后，發(fā)現(xiàn)自身設(shè)備存在問題的主要有2臺[4]。

結(jié)合不同的電壓等級進行判斷，500kV主變壓器帶電局部放電檢測應(yīng)用范圍以及全面覆蓋；220kV主變壓器帶電局部放電測試所占的比重為5%；110kV主變壓器帶電局部放電測試應(yīng)用所占的比重最低，為0.3%，詳情看圖1。

圖1不同電壓等級下變壓器局部放電帶電測試應(yīng)用情況

電網(wǎng)公司管理過程中主要使用的是主變壓器局部放電檢測技術(shù)，通過放油閥內(nèi)部的高頻探頭完成整體的放電測試。傳感器在整個過程中可以借助排油閥以及濾油閥實施安裝建設(shè)，倘若出現(xiàn)無法安裝等問題，將會直接影響最終放油閥的檢測[5]。針對這種情況可以選擇超高頻局部放電進行測試研究，主要方法是超生檢測。

整體分析，主變壓器進行局部放電管理需要有專業(yè)人員執(zhí)行操作，同時對于操作人員的專業(yè)技術(shù)水平、專業(yè)知識、管理經(jīng)驗等都有一定的要求，但是此前并沒有完善的管理體系進行約束，主變壓器進行局部放電管理的應(yīng)用水平不高。

變壓器帶電局部放電檢測需要借助超高頻以及超聲波進行處理，經(jīng)過檢驗發(fā)現(xiàn)整體效果良好，能夠全面處理主變壓器存在的絕緣缺陷，避免各種矛盾、問題的產(chǎn)生等等，后續(xù)應(yīng)該提升整體的推廣水平[6]。

1.1.2鐵心接地電流檢測

主變壓器鐵心接地電流整體的變化主要受電壓的影響，詳情看圖2。220kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重最大，高達87%；500kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重為53%；110kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重最低，為50%[7]。由此可得鐵心接地電流在各個領(lǐng)域的應(yīng)用都比較普遍。

圖2不同電壓等級下變壓器鐵心接地電流測試應(yīng)用情況

鐵心接地電流的檢測相對比較簡便，對于專業(yè)技術(shù)人員的要求水平也不高，同時一旦發(fā)現(xiàn)主變壓器等地方出現(xiàn)問題能夠有效應(yīng)對，這就是鐵心接地電流檢測能夠成功應(yīng)用在各個領(lǐng)域的關(guān)鍵因素。

隨著時間的推移，鐵心接地電流各項檢測缺乏專業(yè)的依據(jù)，整體操作也沒有完善的管理規(guī)范約束，維修人員對于設(shè)備的檢驗評估沒有專業(yè)標準參照，都是根據(jù)廠家提供的意見做出判斷，經(jīng)常容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析不合理，數(shù)據(jù)不完整等問題[8]。

1.2電容型設(shè)備帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

電容型設(shè)備帶電檢測技術(shù)整體的利用水平不高，多數(shù)設(shè)備管理都是使用接地結(jié)構(gòu)進行的，不同檢測方法最終都要通過接地導線做出調(diào)整，才能正確規(guī)避末屏受潮等問題，保證基本的安全性。

除此之外分析存在的各種矛盾，因為電容型設(shè)備整體的帶電檢測水平不高，使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定等情況，容易造成檢驗缺陷，不利于整體發(fā)展。

電容型設(shè)備帶電檢測技術(shù)具體分析應(yīng)該按照電壓等級做出判斷，具體情況看圖3。

500kV主變壓器套管帶電檢測應(yīng)用所占的比重最大，為5.7%；110kV和220kV主變壓器套管帶電檢測應(yīng)用二者所占的比重以此是1.7%和1.5%[9]。110kV電容式電壓互感器及耦合電容器帶電檢測應(yīng)用占據(jù)的比重最大，為4.4%；220kV帶電檢測應(yīng)用占據(jù)的比重是4%，550kV應(yīng)用設(shè)備所占比重最少，是3.6%。

分析電流互感器可以得出的信息是110kV設(shè)備整體利用比重最大，是5.3%，220kV設(shè)備所占的比重為4.1%；500kV設(shè)備還沒有實行帶電檢測[10]。

圖3容性設(shè)備各電壓等級帶電測試應(yīng)用情況

1.3開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

如今公司關(guān)于開關(guān)柜設(shè)置的有56900面，多數(shù)都是借助地電波進行局部問題分析探究，成功進行檢測的開關(guān)柜有55300面，所占應(yīng)用比例為97.2%。使用超聲波進行檢驗開關(guān)柜的有55300面，所占的比重為97.2%。使用紅外線技術(shù)做出檢測的有51000面，整體的應(yīng)用比例為89.6%[11]。

關(guān)于各項缺陷問題探究，紅外檢測技術(shù)出現(xiàn)問題的頻率比較高，最高為260次。超聲波進行局部范圍內(nèi)的放電檢測出現(xiàn)缺陷的可能性比較小。

正常10kV以上的電壓開關(guān)柜帶電檢測等級都是按照特定的要求判斷，最終的處理結(jié)果詳情看表1的內(nèi)容。局部放電檢測技術(shù)以及紅外檢測技術(shù)對于基本的開關(guān)柜要求比較高，覆蓋范圍也比較廣，涉及到的領(lǐng)域有很多。

但是使用20kV開關(guān)柜整體數(shù)量比較有限，對應(yīng)的應(yīng)用水平也存在諸多問題。35kV開關(guān)柜提供的帶電檢測技術(shù)以及總體水平相對不足。

表1不同電壓等級開關(guān)柜帶電檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.4隔離開關(guān)帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

當前電網(wǎng)設(shè)置的運隔離開關(guān)總共有26990組，借助紅外線技術(shù)檢驗隔離開關(guān)的有26340組，整體的應(yīng)用比例為97.6%。使用紫外線進行檢測的隔離開關(guān)為480組，應(yīng)用比例為1.8%。由此可以得出的結(jié)論是紅外線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣。

針對存在的問題做出判斷，紅外線技術(shù)在使用過程中出現(xiàn)失誤的次數(shù)為1400，證明紅外線檢測技術(shù)整體利用水平比較高[12]。因此紫外線技術(shù)的使用范圍有限，沒有在整個范圍內(nèi)全面落實，關(guān)于有效性還需要進一步分析。

隔離開關(guān)帶電檢測技術(shù)根據(jù)不同的電壓等級做出區(qū)分，詳情看表2。由于紅外線技術(shù)的使用范圍比較廣，利用效率也比較高。紫外線整體利用效率十分有限，同時使用范圍比較小，雖然在500kV占據(jù)的比重加大，但是仍然無法和紅外線進行對比。

1.5 GIS帶電檢測技術(shù)應(yīng)用情況

關(guān)于GIS帶電檢測技術(shù)的分析，其中存在5100個間隔，具體的帶電檢測技術(shù)管理現(xiàn)狀看圖3。紅外線檢測管理方式作為有效的，同時整體的使用領(lǐng)域非常廣；SF6氣體濕度、氣體分解物的檢測應(yīng)用范圍也非常廣，同時局部放電檢驗過程中，使用超聲檢驗的比重為87%，超高頻的檢測所占比重為84%；SF6氣體泄露通過紅外線成像是最新研發(fā)的一種方式，在諸多領(lǐng)域都取得了很大進步，整體覆蓋水平為6.1%

表2不同電壓等級隔離開關(guān)帶電檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

綜合實際檢測問題做出判斷，SF6氣體泄漏紅外成像能夠技術(shù)發(fā)現(xiàn)操作過程中出現(xiàn)的問題，這對于整體發(fā)展起到很大的幫助，使用此種方式能夠準確發(fā)現(xiàn)存在的漏洞，同時采取有效的方式處理。

SF6氣體濕度分析以及SF6氣體產(chǎn)物分析存在很多問題，但是這兩種方式依然在整個過程中占據(jù)重要地位。局部放電使用過程中會有諸多因素限制，出現(xiàn)的問題也非常明顯，都可以借助超高頻的方式完成。

在整個過程中還可以利用不同方式推動整體進步，借助外部絕緣結(jié)構(gòu)實施GIS測驗，推動整體的發(fā)展，對于不同的測試管理提出幫助，分析設(shè)備的內(nèi)部變化，中心導體熱輻射能夠降低外殼的問題，同時減少紅外測試整體的靈敏性問題。

2 帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用實例

2.1 某變電站TA故障情況分析

2016年3月8日中午，在對某變電站進行紅外測溫時發(fā)現(xiàn)530電流互感器C相膨脹器與本體連接處熱點溫度為58.2℃，A，B兩相均為18℃。3月9日對該臺互感器取油樣進行色譜檢測，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)油中總烴、乙炔、氫氣含量已嚴重超標。

繼續(xù)對該臺電流互感器進行了紅外測溫，其C相膨脹器與本體連接處熱點溫度達到了95℃(如圖4)，A，B兩相均為30℃，判定為危急缺陷，立即進行停電處理。

圖4 故障TA紅外測溫情況

通過對該互感器C相進行絕緣電阻、直流電阻、高壓介損測試等各項測試結(jié)果可知，除了一次繞組直流電阻值較正常值偏大外均無異常，解體檢查發(fā)現(xiàn)該電流互感器2組一次繞組與出現(xiàn)接線端子處分別都存在嚴重燒灼的痕跡，綁帶已松開(如圖5)。

圖5 一次繞組與出現(xiàn)接線端子處綁帶

在拆除該電流互感器上均壓環(huán)后，將一次繞組與出線接線端子處的螺帽進行擰緊加固處理，重新測量的一次繞組直流電阻值為99.0μΩ。綜合解體前各項測試結(jié)果和紅外測溫結(jié)果，判斷故障原因為一次繞組與出線接線端子處螺絲松動，造成接觸不良，導致該處接觸電阻過大，產(chǎn)生發(fā)熱。

2.2 某110kVGIS變電站TV故障分析

2016年10月，在對某110kVGIS變電站進行普測時，發(fā)現(xiàn)母線TVB相內(nèi)部有局放聲音，開口電壓達10V。通過采用超高頻測試儀器結(jié)果的對比及分析，初步判定母線TVB相內(nèi)存在局部放電，通過圖譜顯示電位懸浮故障連續(xù)模式中有效值和峰值都會增大，信號穩(wěn)定，而100Hz相關(guān)性明顯，50Hz相關(guān)性較弱，判斷為懸浮電位放電(如圖6，7)。

圖6 超聲局放連續(xù)圖譜

經(jīng)驗表明，電位懸浮一般發(fā)生在開關(guān)氣室的屏蔽松動，TV/TA氣室絕緣支撐松動或偏離，母線氣室絕緣支撐松動或偏離，氣室連接部位接插件偏離或螺母松動等。經(jīng)更換拆除后，解體發(fā)現(xiàn)連接導體棒的螺紋緊固處松動，取下導體及均壓罩發(fā)現(xiàn)大量白色粉塵。

圖7 超聲局放相位圖譜

3 開展輸變電帶電檢測工作的建議

3.1 加強技術(shù)監(jiān)督，規(guī)范儀器設(shè)備管理

當前帶電檢測設(shè)備眾多，有效性和可靠性良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，需要制定相關(guān)標準對儀器選型、使用和維護進行規(guī)范。

3.2 著手數(shù)據(jù)采集，完善帶電檢測標準

數(shù)據(jù)采集是帶電檢測技術(shù)的基礎(chǔ)所在，大力開展設(shè)備普測工作，依托海量數(shù)據(jù)建立檢測信息化平臺，為設(shè)備全壽命資產(chǎn)管理提供有效判據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場各類設(shè)備實際測量數(shù)據(jù)，進一步完善帶電檢測技術(shù)標準。

3.3 建立專家隊伍，加大儀器配置力度

開展相關(guān)培訓和經(jīng)驗交流，推廣先進工作經(jīng)驗，造就一支高水平的專家隊伍。針對220kV及以上變壓器(電抗器)、GIS設(shè)備、SF6斷路器及互感器等變電主設(shè)備，加大相對成熟的檢測儀器配置力度，提高設(shè)備普測效率，提高故障定位精度。

3.4 結(jié)合在線檢測，深化狀態(tài)檢修工作

結(jié)合在線檢測工作，擴充帶電檢測、在線監(jiān)測實時數(shù)據(jù)狀態(tài)量，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)全面覆蓋，形成信息化的狀態(tài)檢修決策系統(tǒng)。結(jié)合輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，制定設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、檢驗規(guī)程等技術(shù)標準，建立健全覆蓋設(shè)備例行試驗、診斷試驗和在線監(jiān)測等各種技術(shù)手段的狀態(tài)檢修技術(shù)標準體系。

4 結(jié)語

文章重點分析電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備檢測研究，掌握帶電檢測技術(shù)的整體發(fā)展方向，全面分析各種問題，帶動整體管理技術(shù)的提升，制定有效的發(fā)展規(guī)劃。帶電檢測技術(shù)在電網(wǎng)公司的應(yīng)用非常廣，同時還可以為公司的建設(shè)發(fā)展提供一定依據(jù)，為今后的穩(wěn)定發(fā)展做出重大貢獻，推動電力設(shè)備的安全穩(wěn)定。

實際過程中帶電檢測也存在一定的約束，因為整個工程項目過于龐大，技術(shù)領(lǐng)域存在一定不足，輸變電裝置帶實際應(yīng)用環(huán)節(jié)存在諸多問題，需要有各項技術(shù)作為支撐，提升整體的建設(shè)門檻，推動相關(guān)性能的完善發(fā)展，確保基本的檢測數(shù)據(jù)不受影響。

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