齊飛，周恒逸，趙邈，段緒金，萬代

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

超聲波局部放電檢測在10 kV配電架空線路的應(yīng)用

Application of ultrasonic-based partial discharge monitoring in 10 kV grid with empty line

齊飛，周恒逸，趙邈，段緒金，萬代

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

隨著城市建設(shè)的加快發(fā)展，城區(qū)新投運的10 kV架空線路數(shù)量急劇上升，配電架空線路運行的質(zhì)量直接關(guān)系到城市電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)，而常規(guī)的檢測方法對線路的潛在故障不夠靈敏。通過超聲波局放檢測的應(yīng)用能提前發(fā)現(xiàn)10 kV架空線路的潛伏性故障，從而可針對性地采取措施，避免設(shè)備事故的發(fā)生。本文介紹了線路故障的原因及危害，并通過對該技術(shù)在設(shè)備上的應(yīng)用展開了討論，提出了相應(yīng)的建議。

超聲波；配網(wǎng)架空線路；局放檢測；應(yīng)用

配電線路巡視工作是配電專業(yè)日常運維管理的重要工作。我國10 kV配電線路以架空方式為主，便于運維人員通過日常線路巡視檢查提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路安全的隱患，及時掌握線路設(shè)備運行工況，采取有針對性的治理措施，有效減少線路停電檢修次數(shù)，確保10 kV配電線路安全穩(wěn)定運行，有力促進配網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)的快速提升。

在線路運行過程中，如高壓電氣設(shè)備長期存在局部放電，會加速設(shè)備老化，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。架空線路設(shè)備發(fā)生局部放電時僅憑巡視人員肉眼與耳朵很難發(fā)現(xiàn)，特別是一些輕微的局部放電。

目前我國電力企業(yè)對生產(chǎn)運維精益化要求不斷提高，新設(shè)備、新材料的持續(xù)增長以及配網(wǎng)設(shè)備整體規(guī)模數(shù)量的急劇增加，導(dǎo)則現(xiàn)場檢修、日常運行維護工作劇增，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性缺員與供電可靠性要求的矛盾日益突出。傳統(tǒng)的通過外觀檢查、手工記錄開展配電線路日常巡視檢查的工作方式，無法對設(shè)備狀態(tài)機潛伏性故障有效掌握，特別是當(dāng)前我國對輸配電設(shè)備施行定期檢修等方式，存在以下缺點:

1)針對性不強。傳統(tǒng)檢測無法掌握設(shè)備的潛伏性故障，對設(shè)備狀態(tài)難以真實有效地進行評價，以致檢修策略缺乏針對性，可能導(dǎo)致設(shè)備“失修”、“過修”的問題頻頻出現(xiàn)。

2)增加了停電次數(shù)。傳統(tǒng)的計劃檢修和例行試驗需要對線路進行停電，客觀上降低了供電可靠性指標(biāo)，也可能因檢修周期過長的影響無法及時掌控設(shè)備狀態(tài)。

3)數(shù)據(jù)分析不夠全面。傳統(tǒng)檢測手段及方法多為定性檢測，無法定量數(shù)據(jù)對比分析，限制了對設(shè)備運行工況的發(fā)展趨勢的判斷，對設(shè)備狀態(tài)與剩余壽命的預(yù)測。

針對以上幾點，需要通過巡檢手段的不斷完善和預(yù)防能力的不斷提高來達到有效的減少或杜絕。

1 檢測技術(shù)原理

當(dāng)高壓電氣設(shè)備長期存在局部放電時，會加速設(shè)備老化，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。伴隨局放會產(chǎn)生超聲波、電磁波、臭氧等現(xiàn)象，其中超聲波會很快向四周介質(zhì)傳播，信號經(jīng)過超聲波傳感器的高精度采集，以數(shù)據(jù)的形式傳輸至儀器計算機后臺進行診斷分析處理，根據(jù)信號強弱分析判斷出測量點局部放電的嚴重程度，分輕重緩急為線路狀態(tài)檢修工作提供決策信息。定期開展配網(wǎng)架空線路超聲波局部放電檢測工作，可消除設(shè)備存在的安全隱患，避免人身及設(shè)備故障事件發(fā)生，從而有效提高線路健康水平，減少非正常停電次數(shù)，提高供電可靠性。

主機故障診斷軟件分析線路放電的劣化程度，分成一般缺陷、嚴重缺陷、危急缺陷3個等級:

1)一般缺陷:劣化程度在0～10，此等級表明設(shè)備存在微弱的放電現(xiàn)象，可以繼續(xù)正常運行；

2)嚴重缺陷:劣化程度在11～30，此等級表明設(shè)備異常，可以運行，但要加強監(jiān)控，作為下個檢測周期的重點檢測對象，并縱向比較每次檢測的結(jié)果，如劣化程度有發(fā)展的趨勢，應(yīng)進行相對應(yīng)的檢修或更換，避免故障的發(fā)生；

3)危急缺陷:劣化程度在31以上，此等級表明設(shè)備存在缺陷，應(yīng)近期安排檢修或更換，消除缺陷，避免故障的發(fā)生。

2 典型案例分析

2.1 架空線路柱上設(shè)備

某10 kV架空線路運行年限已達15年，現(xiàn)場利用配電線路超聲波巡檢儀沿線進行了檢測，在第26號桿電壓互感器處發(fā)現(xiàn)明顯局放信號，如圖1中標(biāo)記所示，通過對局放檢測數(shù)據(jù)(見表1)分析得出，該設(shè)備診斷劣化程度為95，屬于危急缺陷，建議近期維修或更換。對其中26號桿處電壓互感器進行帶電作業(yè)，將電壓互感器高壓側(cè)連接導(dǎo)線拆除，使電壓互感器與線路隔離，退出運行；經(jīng)對該電壓互感器進行例行試驗發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備已嚴重損壞，確為危急缺陷，通過拆除消缺后經(jīng)復(fù)測，異常信號消失，確認危急缺陷已排除。

圖1 柱上設(shè)備局放檢測信號探測位置

表1 電壓互感器局放檢測數(shù)據(jù)

2.2 架空線路連接端子

某10 kV線路運行年限已達12年，現(xiàn)場利用配電線路超聲波巡檢儀沿線進行了檢測，在17號桿下引線連接處可聽見明顯放電音，如圖2所示，懷疑為連接松動，通過對局放檢測數(shù)據(jù)(見表2)診斷得出劣化程度屬于危急缺陷，建議復(fù)測確認后近期維修，可先查看連接處是否緊密，處理后使用WUD配電線路巡檢儀復(fù)測以確認消缺。

圖2 架空線路桿局放檢測信號探測位置

表2 架空線路局放檢測數(shù)據(jù)

2.3 電纜附件

某10 kV電纜終端運行年限為8年，現(xiàn)場利用配電線路超聲波巡檢儀檢測發(fā)現(xiàn)，圖3中標(biāo)記處連接處可聽見明顯放電音，懷疑為電纜終端絕緣不良，經(jīng)對局放檢測數(shù)據(jù)(見表3)診斷劣化程度為20，屬于較嚴重缺陷，2個月內(nèi)列入重點巡視，進行復(fù)測，如復(fù)測嚴重程度加重，將進行維修或更換處理。

表3 電纜附件局放檢測數(shù)據(jù)

運維單位立即安排了線路消缺工作，工作人員

圖3 電纜附件局放檢測信號探測位置

3 應(yīng)用成效分析

配電線路巡檢儀帶電檢測技術(shù)可以早期檢測出運行中的輸配電線路設(shè)備存在的安全隱患，可以彌補常規(guī)檢測的不足。具有以下優(yōu)點:

1)帶電檢測工作的定期開展直接減少了停電檢修次數(shù)，確保了線路設(shè)備安全運行的同時也規(guī)避了因停電給用電客戶帶來聲譽和經(jīng)濟上的損失，為電力用戶帶來了極大的方便。

2)帶電檢測可有效甄別線路設(shè)備的潛伏性故障特征信號，能夠在線路絕緣存在缺陷的早期就及時發(fā)現(xiàn)，并將檢測數(shù)據(jù)分類建檔，科學(xué)管理。

3)帶電檢測工作不受停電計劃的限制安排，針對以檢測發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷或隱患可適當(dāng)增加檢修次數(shù)，按照“邊檢測、邊整改”原則，采取專家會商診斷、多檢測手段綜合診斷等方式，合理安排檢修項目、時間和工期，及時開展設(shè)備缺陷的停電驗證和消缺工作，確保設(shè)備可控和在控。

因此，配電線路帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行將起到重要的推動作用。由于配電線路巡檢儀帶電檢測技術(shù)在運營效率、安全性、作業(yè)范圍等方面已顯現(xiàn)出極大地的優(yōu)越性，大大提高了巡檢效率，符合當(dāng)前狀態(tài)檢修及帶電檢測工作發(fā)展的要求。

4 結(jié)束語

逐步推進配網(wǎng)架空線路帶電檢測工作可以進一步提升配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理水平，指導(dǎo)基層運維人員快速有效地查找設(shè)備問題，基于大數(shù)據(jù)的診斷分析判斷出發(fā)生局部放電設(shè)備的嚴重程度，建立配電線路運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，超前防范設(shè)備風(fēng)險，提高配網(wǎng)設(shè)備運行狀況的可知性和健康水平的掌控能力，為深化配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理提供支撐。

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TM63

B

1008-0198(2016)01-0040-03

齊飛(1985)，男，碩士研究生，工程師，主要從事配電設(shè)備及電纜專業(yè)技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.011

2015-08-04 改回日期:2015-09-06