徐 煜 雷澤宇 栗 璐 范 強 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司
伊仁圖太 西安同步電氣有限責(zé)任公司
多維度評價紫外檢測在多種輸變電設(shè)備帶電測試中的優(yōu)勢
徐 煜 雷澤宇 栗 璐 范 強 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司
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本文從發(fā)現(xiàn)缺陷的階段、缺陷定位的精準(zhǔn)度、缺陷排查的準(zhǔn)確度三個角度分析以上常見的集中輸變電設(shè)備帶電測試技術(shù)手段的優(yōu)缺點,并得出最適合輸變電設(shè)備的帶電測試技術(shù)手段。
供電可靠性;帶電測試;輸變電設(shè)備;紫外測試
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,電力負(fù)荷供電可靠性的要求也不斷提高,相應(yīng)預(yù)防性維護(hù)的要求也不斷提高。目前,電力系統(tǒng)中輸變電設(shè)備大部分檢修和維護(hù)工作大部分是在停電的狀態(tài)下進(jìn)行的,這在許多情況下要停止向用戶供電,使用戶中斷生產(chǎn),導(dǎo)致售電量下降,降低供電的可靠性。在市場經(jīng)濟(jì)的今天,盡管可以投用備用線路和建設(shè)多環(huán)網(wǎng)來限制停電范圍來減少這種損失,但是供電部門也要為此付出經(jīng)濟(jì)上昂貴的代價。而帶電測試則可以保障安全性的同時又兼具經(jīng)濟(jì)性,既可以發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障和隱患,同時又不需要設(shè)備停電,是目前電力系統(tǒng)設(shè)備測試技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。
然而,電力系統(tǒng)輸變電帶電測試技術(shù)手段紛繁復(fù)雜,同時又各有利弊。如何在多種帶電技術(shù)中選擇最適用方法則需要我們進(jìn)行大量的研究。本文將就幾種常用的帶電測試技術(shù)進(jìn)行三個維度的分析,并從中選出最為適用的測試技術(shù)。
表1 不同帶電測試方法檢測的局部放電階段
表2 不同帶電測試方法缺陷定位的精確度
表3 不同帶電測試方法缺陷排查的準(zhǔn)確率
表4 不同帶電測試方法測試范圍
目前針對輸變電設(shè)備的帶電測試技術(shù)主要有脈沖電流監(jiān)測、紅外監(jiān)測、超聲波電暈監(jiān)測和紫外監(jiān)測等方法,各種方法優(yōu)劣不同。本文主要研究脈沖電流監(jiān)測、紅外監(jiān)測、超聲波電暈監(jiān)測和紫外監(jiān)測四種帶電測試技術(shù),并從發(fā)現(xiàn)缺陷的階段、缺陷定位的精確度、發(fā)現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確度三個維度分析,選出輸變電設(shè)備最為適用的帶電測試技術(shù)。
脈沖電流法的基本原理是:電力設(shè)備在運行時發(fā)生局部放電,設(shè)備上會產(chǎn)生一個瞬時的電壓變化,此時如果經(jīng)過一個耦合電容耦合到一個檢測阻抗上,回路中就會產(chǎn)生一個脈沖電流,將該脈沖電流流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓予以采集、放大和顯示處理,就可測定局部放電基本量。這種方法是目前國際電工委員會推薦進(jìn)行局部放電測試的一種通用方法(參考1)。
紅外測溫是目前廣泛開展的日常電氣試驗項目之一,利用設(shè)備運行過程中放電產(chǎn)生的熱效應(yīng)檢測設(shè)備故障和隱患,在電力設(shè)備的在線監(jiān)測、缺陷故障診斷和電網(wǎng)安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮著重要作用,可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備早期缺陷,主要有因臟污引起的發(fā)熱缺陷、因連接處接觸不良引起的發(fā)熱缺陷以及因設(shè)備內(nèi)部故障導(dǎo)致的本體發(fā)熱缺陷。
超聲波電暈監(jiān)測是監(jiān)測設(shè)備局部放電是產(chǎn)生的超聲波型號信號,通過超聲脈沖波形和不同探頭之間的相對時延,通過計算來判斷局部放電的程度和做出局部放電的定位。
紫外光譜成像檢測技術(shù)的前身是歐美國家為軍事目的發(fā)展起來的檢測成像技術(shù),用專用設(shè)備觀察和檢測設(shè)備局部放電過程中出現(xiàn)的“日盲”240~280nm紫外光信號,同時把紫外圖像信號轉(zhuǎn)換成可見光圖像信號,進(jìn)行觀測和分析,可以得到設(shè)備局部放電嚴(yán)重程度和局部放電位置等信息,是一種發(fā)現(xiàn)運行設(shè)備的缺陷和隱患的有效方法。
脈沖電流法帶電測試中主要監(jiān)測的是視在放電量,一般脈沖電流法的靈敏度主要和耦合電容、檢測電抗、放大器等有關(guān),當(dāng)被檢測對象的電容量較大時,受耦合電容的影響,局部放電檢測儀器的測量靈敏度隨著試品電容增加而下降。當(dāng)視在放電量達(dá)到脈沖電流法的檢測標(biāo)準(zhǔn)時,局放已經(jīng)初具規(guī)模,達(dá)到了局放的中后期。
紅外測試主要檢測的是溫度信號,局部放電一般放電量較大或者放電時間較長時才會出現(xiàn)溫度上升較高的現(xiàn)象,所以紅外測試檢測到的局放一般為后期。
超聲波測試檢測超聲波信號,一般的局部放電發(fā)生時就會產(chǎn)生電脈沖、超聲波、電磁輻射、紫外線、可見光、化學(xué)反應(yīng)等,所以超聲波測試可以檢測到早期的局放。
紫外測試檢測紫外信號,一般局部放電初期就會產(chǎn)生紫外光子,所以紫外可以檢測到早期的局放。
綜上所述,紫外測試和超聲波測試都可以檢測到早期的局部放電,脈沖電流法只能檢測到中后期的局部放電,而紅外測試只能檢測到后期的局部放電,結(jié)果如表1所示。
脈沖電流法主要測量局部放電過程中伴隨著電荷的遷移,即視在放電量,只能判斷回路中是否有局部放電,但是不能判斷出局部放電的位置。
紅外測試主要檢測局部放電導(dǎo)致設(shè)備的發(fā)熱部位,一般只要有發(fā)熱都能精準(zhǔn)的定位出局部放電位置。
超聲波測試因為超聲頻域20kHz~230kHz,極易衰減,一般有效測試范圍為1~1.5米之間,所以只要測量到超聲波的局部放電信號,但是對于多個局放點的情況很難定位缺陷,所以超聲波測試的缺陷定位的精確度較差。
紫外測試測量的是局部放電過程中產(chǎn)生的紫外光子,因為紫外光子一樣遵循直線傳播定律,所以通過紫外測試儀可以精準(zhǔn)的確定局放位置。
綜上所述,紫外測試和紅外測試都可以精準(zhǔn)的定位局部放電,脈沖電流法不能定位局部放電,而超聲波測試可以定位局部放電精確度較差,結(jié)果如表2所示。
脈沖電流法容易受到檢測阻抗和放大器對測量的靈敏度、準(zhǔn)確度、分辨率以及動態(tài)范圍等影響,抗干擾能力差,由于運行現(xiàn)場干擾嚴(yán)重,所以脈沖電流法準(zhǔn)確率較差。
紅外監(jiān)測結(jié)果取決于有隱患的高壓輸變電設(shè)備溫度,由于設(shè)備隱患早期產(chǎn)生電暈的時候不累積熱量,不會導(dǎo)致設(shè)備溫度升高,無法用紅外手段發(fā)現(xiàn)早期設(shè)備隱患;同時,輸變電設(shè)備一般為戶外設(shè)備,容易受到日曬等氣候影響,所以紅外測試結(jié)果的準(zhǔn)確率一般。
超聲波測試時環(huán)境中一般受到的干擾較少,這與環(huán)境中的超聲干擾較少有關(guān)。超聲波測量結(jié)果的準(zhǔn)確率較高。
紫外測試因為一般采用日盲紫外,所以基本不會受到環(huán)境影響,其測量結(jié)果準(zhǔn)確率較高。
脈沖電流法需要在回路中介入耦合電容,這對于高電壓回路中現(xiàn)場操作十分不便,同時脈沖電流法設(shè)備較大,使用的測試范圍較小。
紅外測試使用的紅外儀非常輕便,適用于大部分輸變電設(shè)備帶電測試,測試范圍較大。超聲波測試因為超聲波在空氣中衰減的非???,有效測量范圍僅為1~1.5米,所以一般用于GIS設(shè)備的局放測試,測試范圍較小。
紫外測試使用的紫外儀隨著工藝的進(jìn)步,已經(jīng)非常輕便,滿足戶外帶電測試對設(shè)備的便攜性要求,同時大部分輸變電設(shè)備帶電測試,所以測試范圍較大。
綜上所述,脈沖電流法容易受到環(huán)境干擾,不能定位缺陷位置,同時使用范圍有較小,所以在多種帶電測試中優(yōu)勢并不明顯。紅外測試適用于大部分輸變電設(shè)備的帶電測試,同時定位精準(zhǔn),雖容易受環(huán)境因素干擾,但是在使用中注意較小環(huán)境的干擾,是一種優(yōu)勢較為明顯的帶電測試方法。超聲波適用范圍較小,有效測試距離為1~1.5米,但是缺陷排查的準(zhǔn)確率較高,同時超聲波設(shè)備較小,仍適用于某些電力環(huán)境,如GIS設(shè)備。紫外測試在以上四個角度分析,都有著非常明顯的優(yōu)勢,綜上紫外測試是本文分析的帶電測試方法中最適用于輸變電設(shè)備的帶電測試方法。
[1] 余能武.基于脈沖電流法的電力電纜局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用研究[C] .全國輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修交流研討會論文集,2010:619-622.
[2] Lindner M,Elstein S,Lindner P.Solar blind and bi-spectral imaging with ICCD,and EBCCD cameras. SPIE,1998,3434:22-31
[3] Lindner M,Elstein S,Wallace J.Solar blind band-pass filters for UV imaging devices. SPIE,1997,3434 A:176-183
徐煜(1985),男,本科學(xué)歷,從事輸變電設(shè)施運維方面的技術(shù)研究。