鄭州祥和集團(tuán)電氣設(shè)備有限公司 鞏魯洪

為保證配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，在電網(wǎng)日常運(yùn)行之余還應(yīng)當(dāng)對配電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)檢修，從而保證電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。帶電檢測技術(shù)作為一種重要的檢測方法，對于提升電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性具有重要意義。

1 帶電檢測技術(shù)

是指當(dāng)電網(wǎng)仍然有電流通過時(shí)對配電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修的一種檢測方法，能最大限度保證配電設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性，最大限度降低在檢修過程中可能造成的損失[1]。帶電檢測技術(shù)利用特定的儀表裝置來完成，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備狀態(tài)存在的潛在隱患并及時(shí)糾正，同時(shí)還可檢測其絕緣體的使用壽命，這能幫助電網(wǎng)管理人員掌握配電設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。就配電設(shè)備而言，在其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中很容易出現(xiàn)局部放電，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)一般可能是由于設(shè)備內(nèi)存在雜質(zhì)或周邊環(huán)境存在濕度過大等問題，因此在帶電檢測過程中應(yīng)要對于局部放電現(xiàn)象予以關(guān)注，降低發(fā)生突發(fā)安全事故的可能性，提高電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

帶電檢測技術(shù)能使配電設(shè)備在帶電情況下檢測出可能存在的潛在問題，從而保證設(shè)備不會因停電而造成經(jīng)濟(jì)損失或聲譽(yù)損失。帶電檢測技術(shù)在配電設(shè)備狀態(tài)檢修當(dāng)中的應(yīng)用能有效提升配電設(shè)備的安全性能將設(shè)備檢修與設(shè)備運(yùn)行之間的矛盾解決了。

圖1 配電設(shè)備檢修過程

2 配電設(shè)備狀態(tài)檢修方法及技術(shù)

2.1 局部放電原理

在配電設(shè)備狀態(tài)檢修過程中需明白的兩種檢修方法其中之一便是局部放電原理，局部放電是指絕緣體中只有局部區(qū)域放電，而電壓之間的導(dǎo)體并沒有被貫穿，一般來說局部放電主要分為4個流程：第一個流程是出現(xiàn)離子化現(xiàn)象，這一現(xiàn)象及原理在于原子帶電；第二階段是氣體放電階段，當(dāng)電子崩潰時(shí)電流會出現(xiàn)氣體流通現(xiàn)象；第三流程為局部放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于局部放電現(xiàn)象及原理的解釋可理解為未達(dá)到不同電極時(shí)電極橋落之間的放電；第四階段變?yōu)閮?nèi)部放電以及尖端放電等現(xiàn)象［2］。一般來說就配電設(shè)備而言，局部放電現(xiàn)象的出現(xiàn)很有可能導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障，由于局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生的原因不盡相同，因此在實(shí)際狀態(tài)檢修過程當(dāng)中，所采用的檢測技術(shù)也會相應(yīng)有所區(qū)別。

2.2 配電設(shè)備檢測原理

在進(jìn)行配電設(shè)備檢測的過程當(dāng)中，一定要按照相應(yīng)的檢測原則來進(jìn)行，由于實(shí)際檢修過程當(dāng)中設(shè)備所出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象不盡相同，因此針對不同類型的局部放電現(xiàn)象，也應(yīng)當(dāng)要采取相應(yīng)的原則來進(jìn)行檢測。一般來說較為常見的將其主要分為4種類型，包括有光學(xué)、化學(xué)、電氣以及機(jī)械類型［3］。不同的放電類型所對應(yīng)的物理效應(yīng)也不盡相同，例如光學(xué)類型，其所對應(yīng)的物理效應(yīng)為光，而化學(xué)內(nèi)所對應(yīng)的為熱度。在實(shí)際設(shè)備狀態(tài)檢修過程當(dāng)中，所使用的檢測方法也不盡相同，例如電氣類型其所使用的檢測方法大多是高頻檢測以及局部放電檢測方法，而機(jī)械類型一般是采用聲音和光聲光譜檢測技術(shù)。在實(shí)際設(shè)備狀態(tài)檢修過程中，只有選擇正確的設(shè)備狀態(tài)檢修方案才能保證檢測質(zhì)量。

2.3 紅外測溫技術(shù)

紅外側(cè)檢測技術(shù)也被稱之為輻射性紅外線。紅外側(cè)帶電檢測技術(shù)及工作原理，是利用紅外線的自身功能來進(jìn)行的物體在受到輻射之后將會產(chǎn)生一定的能量，這將會引起物體表面溫度的改變，而紅外線檢測技術(shù)也正是利用這一特性來實(shí)現(xiàn)溫度的判別，從而發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備可能存在的問題。在實(shí)際檢測工作中發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)對當(dāng)下的檢修要求來說是完全能夠滿足的，紅外線檢測技術(shù)能充分實(shí)現(xiàn)不取樣的狀態(tài)下對于故障可能存在位置和程度進(jìn)行一個評估，從而能夠幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)在配電設(shè)備檢修過程中可能存在的問題。利用紅外側(cè)帶電檢測技術(shù)，能夠大規(guī)模地對區(qū)域內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢測，對于一些電流會導(dǎo)致設(shè)備溫度升高的情況尤為適用，能夠幫助檢修人員提高檢修效率。

在實(shí)際工作當(dāng)中，某配電室具有一臺控制變壓器，其主要功能在于提供高壓配電柜高壓斷路器的控制回路電源。正常情況下其二次電壓為220V，當(dāng)夏季來臨后，隨著周圍環(huán)境溫度的升高變壓器的溫度也會進(jìn)一步上升，最高時(shí)能達(dá)到50度左右，由于溫度的升高，將會在很大程度上導(dǎo)致變壓器可能出現(xiàn)短路爆炸等安全事故，因此該配電室也十分重視對于變壓器的檢修工作。利用紅外測溫儀能夠?qū)崿F(xiàn)對于變壓器的快速測定，在檢修人員進(jìn)行檢測過程中發(fā)現(xiàn)變壓器表面溫度達(dá)到90度，色澤也產(chǎn)生了一些變化，因此根據(jù)這些特性可初步判定該變壓器輸入的第一次電壓高于原本設(shè)定的100V［4］。在停電狀態(tài)下對變壓器利用兆歐表進(jìn)行阻撓絕緣測試，根據(jù)測試結(jié)果顯示變壓器發(fā)熱的原因是由于阻撓絕緣電阻破損導(dǎo)致的。

2.4 超聲波檢測技術(shù)

當(dāng)局部放電現(xiàn)象沒有出現(xiàn)時(shí)，在被檢測對象周圍其電場應(yīng)力和粒子力都會保持一個相對均衡的狀態(tài)，也正因如此，當(dāng)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后這種均衡狀態(tài)將會被打破，隨之而來的也會導(dǎo)致電荷的遷移，正負(fù)電荷中和之后所產(chǎn)生的電流脈沖將會導(dǎo)致升溫膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。升溫膨脹現(xiàn)象出現(xiàn)后，當(dāng)有電流通過時(shí)平衡狀態(tài)將會恢復(fù)，但此時(shí)局部放電區(qū)域的體積也會因此而產(chǎn)生一定影響導(dǎo)致介質(zhì)的緊密狀況發(fā)生改變，電場應(yīng)力將會產(chǎn)生劇烈震蕩，發(fā)出20～200kHz的超聲波，而這也為超聲波檢測技術(shù)提供了條件。

在實(shí)際操作過程當(dāng)中進(jìn)行超聲波檢測時(shí)，為保證檢測的實(shí)際效果應(yīng)利用超聲耦合劑附著在傳感器的測量表面，目的是最大限度降低傳感器和被檢測設(shè)備間空隙的影響。就實(shí)際工作而言，在某地區(qū)一條10kV的線路在進(jìn)行日常檢修過程中，相關(guān)檢修人員利用超聲波巡檢儀進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)放電聲音位于8號桿下引線連接部分，經(jīng)診斷可能是由于松動而導(dǎo)致的放電聲音，迅速在放電區(qū)域進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)該部位劣化度達(dá)到97，工作人員對其進(jìn)行緊急維修，維修工作完成之后利用WUD巡檢儀進(jìn)行復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)問題已經(jīng)得到解決。

2.5 暫態(tài)的電壓檢測技術(shù)

此種技術(shù)方法是充分利用某些地方出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后會產(chǎn)生電磁波現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)出現(xiàn)電磁波后電子途徑設(shè)備會因金屬體和接地體的緣故而出現(xiàn)暫態(tài)電壓脈沖。當(dāng)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后電子將會高速移動，而電子在進(jìn)行移動的過程中都是由帶電體向非帶電體移動，受到趨膚效應(yīng)的影響，在放電點(diǎn)將會出現(xiàn)電磁波信號并向著兩端延伸。這種電磁波信號并不會出現(xiàn)滲透現(xiàn)象。對于這種檢測技術(shù)而言，在檢測的過程中憑籍的是檢測人員對于局部放電所產(chǎn)生的暫態(tài)地電壓進(jìn)行準(zhǔn)確定位和分析。為保證在檢測過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的偏差，應(yīng)當(dāng)要保證各個站所使用的設(shè)備為同一個。在檢測過程中當(dāng)出現(xiàn)異常狀況后應(yīng)開展動態(tài)檢測，從而降低誤差發(fā)生的可能性，同時(shí)也為檢測人員發(fā)現(xiàn)隱藏的問題提供充足的數(shù)據(jù)支撐。

就某配電室為例，當(dāng)檢修人員對開關(guān)柜進(jìn)行日常隱患的排查時(shí)，利用暫態(tài)地電壓檢測法開展工作，經(jīng)過測量后發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的放電測量結(jié)果為0，某開關(guān)柜局部放電測試值55dB。檢測人員在檢測過程中發(fā)現(xiàn)存在有較為明顯的放電聲，由此推斷得出初步結(jié)論：在開關(guān)柜中存在局部有害放電。工作人員借助定位儀對于放電位置進(jìn)行了確定，即柜內(nèi)套管位置，該部位放電測試值65dB。在對該部位進(jìn)行修理后問題得到順利解決。

3 基于健康狀態(tài)評估的配電設(shè)備實(shí)時(shí)故障率模型

為進(jìn)一步提高配電設(shè)備狀態(tài)的檢測效果，模擬建設(shè)出基于健康狀態(tài)的實(shí)施評估故障模型，傳統(tǒng)評估模型通過對于歷史數(shù)據(jù)的分析來確定可能發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)，但是這種評估方法仍不準(zhǔn)確，不能確切反應(yīng)配電器的實(shí)時(shí)效果。就配電設(shè)備而言，在實(shí)際使用過程中對其影響最大的應(yīng)當(dāng)是健康狀態(tài)。也正因此基于健康狀態(tài)建立起如下模型：通過對于配電器各個部分進(jìn)行綜合評分之后，根據(jù)評分狀態(tài)來確定各個部分的健康狀態(tài)H（0～100），將配電器的健康狀態(tài)分為四大類，包括有正常、注意、異常、嚴(yán)重狀態(tài)。其中，H值達(dá)到85分以上屬于正常，當(dāng)位于75～85分之間時(shí)為注意狀態(tài)，60分以下屬于嚴(yán)重狀態(tài)［5］。

就配電變壓器為例，整體健康狀態(tài)應(yīng)是由各部分的健康狀態(tài)共同決定的，包括有繞組、鐵芯等部件，而各個部分的健康狀態(tài)在某種程度上又是受到負(fù)載率、繞組溫度等指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。除了動態(tài)指標(biāo)，運(yùn)行年限、負(fù)荷等靜態(tài)指標(biāo)也會造成影響。因此應(yīng)對各個部件進(jìn)行綜合評價(jià)，在得到各個部分的健康狀態(tài)后擬得出如下實(shí)時(shí)健康指數(shù)如下：，式中ωj為配電設(shè)備各個部分權(quán)重，Xj為各個部分的得分值，j為配電設(shè)備部件數(shù)量。

據(jù)此可得出實(shí)時(shí)故障率和實(shí)時(shí)健康指數(shù)λ=KeCH，公式λ為實(shí)時(shí)故障率，K為比例系數(shù)，C為曲率系數(shù)。由于考慮到在同一地區(qū)所使用的設(shè)備為同一個，因此可以對于常用故障率λe，利用最小值對于K和C值進(jìn)行求解，再結(jié)合上式得出健康狀態(tài)下的實(shí)時(shí)故障率。

綜上，配電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的有效應(yīng)用能幫助實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的高效檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行過程中所可能存在的問題，降低損失、提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，具體的檢修方法應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行選擇。