孫佳 張郅昂 肖傲 王玨

摘 要：文章對狀態(tài)檢測技術(shù)基本原理和應(yīng)用進(jìn)行分析，選取了某地區(qū)220kv變電站電氣設(shè)備狀態(tài)檢測的三個典型案例進(jìn)行分析，簡述各案例的試驗方法和診斷方式，綜合診斷故障原因。通過案例分析現(xiàn)階段狀態(tài)檢測存在的問題，針對現(xiàn)場狀態(tài)檢測項目工作注意事項進(jìn)行簡要分析，為實際工作中存在的主要問題制定相應(yīng)對策。最后針對狀態(tài)檢測現(xiàn)狀，進(jìn)行總結(jié)與展望。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢測;案例;存在問題;趨勢

中圖分類號：TM507 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

電氣設(shè)備狀態(tài)評價正被廣泛應(yīng)用，逐步替代傳統(tǒng)停電定期檢修方式，是電氣設(shè)備安全可靠運行的有力保障。

1 狀態(tài)檢測技術(shù)原理

1.1 特高頻局部放電檢測技術(shù)

特高頻局放檢測用寬帶高頻天線施加到GIS組合電器設(shè)備，以檢測其內(nèi)部局放信號，能夠檢測出GIS組合電器內(nèi)部局部放電的類型和近似的位置。特高頻有內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩種類型。特高頻局放檢測可以抗干擾、有很好的靈敏性，能夠有效地避免300MHz的電暈干擾。

特高頻局放檢測試驗一般在設(shè)備新投運以后，或者設(shè)備大修以后，在一個月內(nèi)進(jìn)行檢測，是對GIS設(shè)備本體進(jìn)行的一次局放檢測。如果特高頻局放檢測到異常情況還不能完全確定，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的運行狀況縮短測試周期，增加信號特征和趨勢探測頻譜分析[1]。針對GIS組合電器設(shè)備運行超過十五年的，應(yīng)縮短檢測周期進(jìn)行特高頻局放檢測。

1.2 超聲波局部放電檢測技術(shù)

超聲波局部放電檢測，一類是通過接觸的方式達(dá)到檢測的目的，另一類則不直接接觸來檢測。在GIS組合電器設(shè)備中，超聲波縱波沿著六氟化硫氣體以球面波的形式向四周傳播。顯然，這種狀態(tài)下超聲波的能量很強，繼而通過設(shè)置在GIS設(shè)備外壁的壓敏傳感器收集超聲放電信號，并對信號進(jìn)行分析。檢測應(yīng)確保在GIS組合電器上無其他檢修作業(yè)進(jìn)行，額定電壓、額定六氟化硫氣體、金屬殼應(yīng)是干凈和無冰的[2]。進(jìn)行室外檢測時，確保雨雪和其它氣候條件下，無噪聲干擾GIS組合電器設(shè)備。防止室內(nèi)的強干擾，大型設(shè)備的振動影響檢測。

對于已經(jīng)順利通過投運驗收耐壓試驗的電氣設(shè)備，需在1.2Ur/電壓和1.0Ur/電壓下分別進(jìn)行超聲波局放檢測，作為運行數(shù)據(jù)比對。新設(shè)備投運后，要分別于投運一個月內(nèi)和投運一年時進(jìn)行局放檢測，大修后的設(shè)備檢測時間與新投運設(shè)備一致。例行檢測周期一般介于6個月到一年之間。

1.3 暫態(tài)地電壓局部放電檢測技術(shù)

暫態(tài)地電壓傳感器與傳統(tǒng)RF耦合電容器相似，暫態(tài)地電壓傳感器殼體既有絕緣功能，又有保護(hù)功能。因為開關(guān)柜體存在電阻，局放產(chǎn)生的電流行波必然存在損耗，金屬柜體表面的暫態(tài)地電壓不只與局部放電量有關(guān)，還與放電的位置、傳播的途徑、金屬柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及斷口的大小息息相關(guān)。由此無法根據(jù)暫態(tài)地電壓的檢測結(jié)果推導(dǎo)出局放量的多少，但可近似認(rèn)為，在某次具體的檢測過程中，放電類型與頻譜分布確定，使用相同儀器，得到的暫態(tài)地電壓信號的強弱與放電量成正比關(guān)系。

1.4 紅外熱像檢測技術(shù)

紅外線輻射無處不在，波長0.75μm至1000μm的電磁波叫做紅外線。紅外熱像儀是現(xiàn)場試驗紅外檢測中目前為止最先進(jìn)的儀器，近些年發(fā)展速度很快，應(yīng)用范圍較廣。

紅外檢測金屬則受材質(zhì)、光潔度、顏色和平整度的影響很大，如銅材質(zhì)發(fā)射率高于鋁材質(zhì)，表面光潔發(fā)射率越低，深顏色比淺顏色發(fā)射率高，平整度越高則發(fā)射率越低。

工作地點經(jīng)常用到160×120、320×240以及640×480像素等三種規(guī)格的像素探測器。測溫范圍，一般儀器的最大測溫范圍是-40℃至1000℃。將其分成幾個小測溫范圍，分別是-40℃至120℃、0℃至500℃、350℃至1000℃。在不超過測量范圍的情況下，盡量選用低溫度范圍。在現(xiàn)場一定要選擇好范圍，否則分析軟件不能辨析[1]。

1.5 紫外熱像檢測技術(shù)

紫外線是一種不可見光，短波紫外線280nm至100nm、中波紫外線315nm至280nm、長波紫外線400nm至315nm。通過使用紫外熱像儀器接收放電產(chǎn)生的太陽日盲區(qū)，即電暈、電弧放電產(chǎn)生紫外線，產(chǎn)生的紫外線波長范圍介于230nm和405nm之間。太陽輸出的240nm至280nm的紫外信號，經(jīng)處理成像并與可見光圖像疊加，以確定電暈位置和強度，這就是紫外線成像技術(shù)的基本原理。紫外成像檢測器可以檢測電暈放電強度，電暈放電的形態(tài)、頻度以及電暈放電的長度，紫外成像儀在最大增益下，觀測到短接絕緣子干弧距離的電暈放電長度。

1.6 泄露電流檢測技術(shù)

避雷器泄露電流檢測技術(shù)在現(xiàn)場實際工作中是指，測量全電流和阻性電流，通過比對初值和歷年數(shù)據(jù)，以判斷避雷器受潮情況和閥片是否存在劣化。全電流是測試線接在計數(shù)器上直接測量，相比阻性電流來說，靈敏度不高。阻性電流是經(jīng)過不同算法得出的數(shù)據(jù)，相對來說，靈敏度較高，其檢測原理也分為很多種類。現(xiàn)在有兩類測試電子儀器用于避雷器阻性電流測試。其中，一類不用測運行電壓，一類需測量運行相電壓。

2 狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用舉例

2.1 某220千伏變電站I母電壓互感器超聲波局部放電案例

2016年6月17日發(fā)現(xiàn)，該站220千伏I母線C相電壓互感器GIS局放圖譜異常，存在局部放電情況。因圖譜異常，2016年7月10日再次進(jìn)行超聲波局放檢測。第二次檢測圖譜與第一次試驗數(shù)據(jù)圖譜基本一致，通過特高頻技術(shù)檢測，沒有明顯的異常圖譜出現(xiàn)。根據(jù)圖譜顯示，決定縮短檢測周期觀察放電狀況的發(fā)展。根據(jù)超聲局放圖譜可以推斷，雖然圖譜顯示的放電量比較有限，但長此以往，也將對絕緣材料產(chǎn)生一定的破壞甚至擊穿，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定的一大隱患。

2.2 某220千伏變電站二號站用變避雷器泄露電流案例

某220千伏變電站二號站用變避雷器型號是YH10WZ2-96/232，2016年4月25日泄露電流測試中，B相避雷器總電流為0.379mA，阻性電流基波峰值為0.047mA，明顯高于AC相的測試值。同年6月1日，再次進(jìn)行阻性電流跟蹤測試，發(fā)現(xiàn)該避雷器的總電流增長到0.385mA。經(jīng)過比對AC兩相數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，AC相無明顯變化，而B相的全電流數(shù)值變化明顯，分析可能是該避雷器內(nèi)部閥片性能下降造成的。進(jìn)行紅外熱像檢測，但B相未顯示出明顯的異常，不過泄露電流測試的數(shù)據(jù)又指明了B相避雷器存在缺陷。隨即對其進(jìn)行停電試驗，發(fā)現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)較例行試驗數(shù)據(jù)有變化，說明該避雷器已經(jīng)發(fā)生劣化，不能完全滿足安全運行的條件。但由于尚未達(dá)到無法使用的程度，為了設(shè)備安全起見，同年9月進(jìn)行更換。案例中運用了泄露電流測試、紅外成像技術(shù)、高壓試驗方法結(jié)合的方式，綜合診斷分析了設(shè)備的故障，杜絕了避雷器的帶病運行。

3 狀態(tài)檢測實際應(yīng)用中存在的問題

3.1 紅外熱像檢測存在問題

紅外熱像檢測過程中，應(yīng)注意氣象條件和日照輻射對其的影響，同時應(yīng)該注意被拍攝設(shè)備視角問題，尤其注意電流致熱型設(shè)備負(fù)荷對熱點溫度的影響。由于容易散熱，電壓致熱型的電氣設(shè)備缺陷在其表面不會顯示的很明顯，溫度較低時測得的設(shè)備溫度較低。

3.2 組合電器與開關(guān)柜檢測存在問題

在平時的狀態(tài)檢測工作中，超聲波局放一般不單獨使用，和特高頻局放配合比較多。二者相輔相成，對狀態(tài)檢測具有重要作用。非接觸式超聲波局放檢測要特別注意，暫態(tài)地電壓檢測易受干擾信號影響。按照帶電檢測指導(dǎo)意見的要求，開關(guān)柜局放應(yīng)每年完成超聲局放檢測和暫態(tài)地電壓（TEV）檢測。但從實際開展情況來看，發(fā)現(xiàn)缺陷率非常低，應(yīng)通過增加儀器配置、加大現(xiàn)場檢測人員培訓(xùn)力度等方式，提高開關(guān)柜檢測效率。

3.3 金屬氧化物避雷器檢測存在問題

泄露電流檢測能夠發(fā)現(xiàn)避雷器因內(nèi)部受潮而產(chǎn)生的內(nèi)部絕緣下降和氧化鋅片的劣化等問題。測試結(jié)果易受到環(huán)境溫濕度、相間雜散電容、諧波、電磁場等外界因素的影響。分析時要綜合多次測量結(jié)果，判斷檢測設(shè)備的實際運行情況。根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場情況，綜合紅外和高頻檢測結(jié)果分析判斷，必要時則需要停電診斷。

4 狀態(tài)檢測發(fā)展趨勢

基于超高頻、超聲波和高頻脈沖電流法聲電聯(lián)合GIS局放檢測技術(shù)，聯(lián)合甄別放電類型，并通過超高頻局放源，再進(jìn)行初步定位。精確定位則需要利用超聲信號配合，通過聲電聯(lián)合甄別放電類型。

光聲光譜檢測技術(shù)是以氣體與電磁輻射的光聲效應(yīng)為理論基礎(chǔ)。其原理是，油中溶解的氣體吸收紅外線產(chǎn)生溫升，然后釋放熱能，氣體按照比例產(chǎn)生壓力波，該壓力波強度與所測氣體的濃度成比例。

開關(guān)柜的局部放電檢測方法，有暫態(tài)地電壓檢測法、UHF檢測法、超聲波檢測法等。同步聯(lián)合檢測方法即將全面應(yīng)用于開關(guān)柜局部放電檢測中，三者方法相結(jié)合，更能有效檢測出開關(guān)柜的局放情況。由于變電站布置的開關(guān)柜數(shù)量較多，對每個變電站的每臺開關(guān)柜進(jìn)行檢測，工作量大。應(yīng)采取先普測、后排查的檢測策略。

參考文獻(xiàn)

[1] 張興萍，徐婷，王鵬飛.帶電檢測技術(shù)的重要意義探討[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2015（15）：81-82.

[2] 國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院.GIS特高頻與超聲波局部放電檢測[M].北京：中國電力出版社，2015.