李琮，王萬寶，付兆遠(yuǎn)，許志元，李曉磊

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250000）

帶電檢測技術(shù)在COMPASS組合電器中的應(yīng)用

李琮，王萬寶，付兆遠(yuǎn)，許志元，李曉磊

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250000）

介紹羅盤式（COMPASS）組合電器新型帶電檢測技術(shù)，分析超高頻檢測、超聲波檢測、SF6分解物檢測及紅外熱像檢測的原理和方法。通過一起110 kV COMPASS開關(guān)帶電檢測診斷和處理的應(yīng)用案例，說明了在不停電狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)COMPASS組合電器內(nèi)部故障、有效監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、提高COMPASS組合電器的運(yùn)行可靠性方面，帶電檢測技術(shù)有極為重要的意義。

COMPASS；超聲波；超高頻；SF6分解物；紅外熱像

0 引言

緊湊型羅盤式（COMPASS）組合電器是介于戶外GIS和常規(guī)敞開式高壓電器之間的一種新型戶外組合電器。COMPASS為緊密型、工廠預(yù)先制造、空氣外絕緣變電站設(shè)備總稱［1］。它將單相SF6斷路器和CT組合成一個(gè)基本的“?！毙驮?，三相設(shè)備將3個(gè)“?！毙驮惭b在一個(gè)戶外活動(dòng)小車上，并將隔離插頭安裝在相鄰的支柱絕緣子上，具有節(jié)省土地面積、安裝快捷、維修方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。由于其結(jié)構(gòu)緊湊．其“Γ”型元件一些內(nèi)部隱患和缺陷很難被發(fā)現(xiàn)。隨著帶電檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的技術(shù)檢測手段可以在設(shè)備不停電狀態(tài)下有效監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，大大提高COMPASS組合電器的運(yùn)行可靠性［2］。

1 組合電器帶電檢測技術(shù)

1.1 超高頻檢測技術(shù)

超高頻局放檢測技術(shù)是目前國內(nèi)對組合電器類設(shè)備普遍采用的帶電檢測技術(shù)。通過超高頻傳感器檢測設(shè)備內(nèi)部放電產(chǎn)生的超高頻信號從而發(fā)現(xiàn)缺陷。超高頻信號的頻率一般為300 MHz～3 GHz。整套測試系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元（超高頻信號傳感器）和專家診斷系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。通過局放傳感器捕獲設(shè)備內(nèi)由于絕緣缺陷在運(yùn)行電壓下輻射的高頻電磁波，再通過數(shù)字信號處理技術(shù)來判斷是否發(fā)生局部放電及放電類型。超高頻法的最大優(yōu)點(diǎn)是可有效地抑制背景噪聲，如電暈等產(chǎn)生的電磁干擾等，為組合電器類設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)施提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

圖1 超高頻檢測原理

1.2 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測原理是通過放置在COMPASS外殼上的傳感器接受內(nèi)部放電產(chǎn)生的振動(dòng)或超聲波信號來檢測內(nèi)部放電故障。超聲波信號的頻率一般為20 kHz以上。其識別的頻率要遠(yuǎn)低于超高頻，因此其對機(jī)械振動(dòng)和較低頻率的電磁信號反應(yīng)靈敏，能夠發(fā)現(xiàn)傳感器附近的內(nèi)部松動(dòng)缺陷，如固定螺栓力矩不足、屏蔽罩松動(dòng)、絕緣子表面顆粒情況，特別能檢測故障早期的振動(dòng)信號。采用超聲檢測時(shí)，應(yīng)對超聲信號幅值、相位及信號分布進(jìn)行綜合分析。

1.3 SF6氣體分解物檢測技術(shù)

SF6氣體分解物檢測技術(shù)是對組合電器內(nèi)部的SF6氣體以及固體絕緣材料分解物的成分進(jìn)行含量分析，快速判斷設(shè)備內(nèi)部的隱患及位置［3］。SF6電氣設(shè)備分解物的檢測方法大多采用電化學(xué)法，具有耗氣量小、檢測靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)備檢測現(xiàn)場得到廣泛使用。在進(jìn)行分解物檢測時(shí)，SF6氣體從設(shè)備取樣閥經(jīng)導(dǎo)氣管進(jìn)入測試儀器、傳感器進(jìn)行檢測，經(jīng)分析處理后將分解物濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號進(jìn)行判斷，從而根據(jù)分解物的種類和濃度判斷故障類型、查找事故隱患。因此，SF6氣體分解物測試是一種有效監(jiān)測及診斷SF6電氣設(shè)備的方法［4］。

1.4 紅外熱像檢測

紅外熱像技術(shù)是通過非接觸方式精確地測量目標(biāo)溫度，將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號并形成可見的圖像。通過實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，紅外熱像技術(shù)對檢測敞開式電氣設(shè)備的電壓致熱型缺陷和電流致熱型缺陷有良好的效果，如圖2所示。紅外熱像技術(shù)已成為診斷電氣設(shè)備熱故障的重要手段，但由于組合電器設(shè)備的緊湊性、封閉性以及SF6氣體傳熱的特性使得紅外測試手段的應(yīng)用效果不理想。

圖2 紅外檢測圖譜

2 帶電檢測技術(shù)應(yīng)用

2014－02－24，供電公司運(yùn)行人員在巡視110kV變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)COMPASS設(shè)備C相開關(guān)有異常聲音出現(xiàn)。該開關(guān)型號為COMPASS-145／1600-40，2004年6月投運(yùn)。檢修人員對該臺(tái)設(shè)備開展紅外熱像檢測、超聲波局部放電檢測、SF6氣體濕度檢測以及分解物檢測，并根據(jù)檢測情況對該臺(tái)設(shè)備進(jìn)行了跟蹤檢測。

2.1 帶電檢測數(shù)據(jù)分析

2.1.1 紅外熱像檢測

對設(shè)備進(jìn)行紅外熱像檢測時(shí)，線路負(fù)荷電流為48.6 A，環(huán)境溫度為12℃。經(jīng)檢測，該開關(guān)A、B、C三相熱點(diǎn)最高溫度均為23℃左右，沒有明顯熱點(diǎn)。依照DL／T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，未達(dá)到缺陷性質(zhì)的要求。紅外熱像檢測診斷結(jié)果為正常。

2.1.2 超聲波局部放電檢測

試驗(yàn)人員對該開關(guān)C相進(jìn)行超聲波局部放電檢測，如圖3所示。檢測位置選擇開關(guān)底座，隨后對A、B兩相開關(guān)進(jìn)行測試數(shù)據(jù)對比，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

圖3 超聲波C相測試數(shù)據(jù)

表1 超聲波局放檢測結(jié)果mV

根據(jù)檢測結(jié)果可知：C相信號幅值較大且局放信號穩(wěn)定，與其他兩相相比出現(xiàn)明顯增長，說明內(nèi)部存在較大放電。50 Hz相關(guān)性和100 Hz相關(guān)性較明顯，且100 Hz相關(guān)性比50 Hz相關(guān)性大，說明存在由于設(shè)備內(nèi)部部件松動(dòng)引起放電。從圖3可以看出，放電一般發(fā)生在電壓上升沿，并且產(chǎn)生較為連續(xù)的包絡(luò)線，一個(gè)周期內(nèi)有兩簇信號集中度不太明顯的聚集點(diǎn)，說明可能存在因接觸松動(dòng)而造成的電位懸浮放電。同時(shí)從相位模式也可以看出呈現(xiàn)多條豎線痕跡，并在180°左右兩側(cè)分布，對稱均勻度不明顯，說明可能內(nèi)部存在機(jī)械振動(dòng)。

2.1.3 SF6氣體濕度檢測以及分解物檢測

《山東電力集團(tuán)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中規(guī)定：對于帶電局部放電檢測發(fā)現(xiàn)局放量異常的設(shè)備，應(yīng)同時(shí)結(jié)合SF6氣體分解物檢測技術(shù)進(jìn)行綜合分析和判斷。因此對該COMPASS設(shè)備進(jìn)行SF6氣體濕度檢測和分解物檢測。

1）SF6氣體濕度檢測。測試時(shí)110 kV開關(guān)壓力為0.6 MPa。SF6氣體濕度測試結(jié)果為80 μL／L，小于狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程中要求的運(yùn)行中注意值300 μL／L。氣體濕度檢測結(jié)果顯示正常。

2）SF6氣體分解物檢測。SF6氣體分解物測試結(jié)果如表2所示。

表2 氣體分解物測試數(shù)據(jù)μL／L

國網(wǎng)公司送變電（2010）11號《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范（試行）》規(guī)定，該開關(guān)分解物SO2組份為3.8μL／L，超出正常值2 μL／L，但未達(dá)到缺陷標(biāo)準(zhǔn)5 μL／L，為注意狀態(tài)，分解物含量偏高，內(nèi)部可能存在低能量放電或接近500℃過熱性故障。

2.2 異常情況跟蹤

對設(shè)備開展追蹤診斷性帶電檢測工作，檢測數(shù)據(jù)如表3、表4所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：超聲波局放檢測幅值不斷增大，分解物含量持續(xù)增高，已達(dá)到缺陷標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備內(nèi)部存在嚴(yán)重放電情況，應(yīng)盡快對該臺(tái)設(shè)備進(jìn)行停電檢修。

表3 超聲波檢測結(jié)果mV

表4 SF6氣體分解物測試結(jié)果μL／L

2.3 設(shè)備檢修解體

2014-03-30，檢修人員對該開關(guān)進(jìn)行解體檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相斷路器分閘彈簧均存在嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，防護(hù)罩內(nèi)有大量的鐵屑，如圖4所示。

圖4 分閘彈簧及其防護(hù)罩

對開關(guān)滅弧室進(jìn)行解體后，發(fā)現(xiàn)滅弧室均存在屏蔽罩固定鉚釘斷裂的情況，有兩個(gè)鉚釘已脫落，如圖5所示。

Application of Live Detection Technology on COMPASS

LI Cong，WANG Wanbao，F(xiàn)U Zhaoyuan，XU Zhiyuan，LI Xiaolei
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250001，China）

A new live detection technology is introduced which is applied on COMPASS.The detection principle and method of UHF，ultrasonic testing，SF6decomposition detection and infrared detection are analyzed.One actual application case on a 110 kV COMPASS switch is described in order to testify the significance of live detection technology，in other words，it plays a vital role in detecting equipment internal fault，monitoring equipment status and improving reliability of COMPASS.

COMPASS；ultrasonic；UHF；SF6decomposition；infrared thermography

TM595

B

1007－9904（2015）04－0064－03