云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山麻栗坡供電局 王興兵 王興洪 鄒 燃 劉緒東 儂文超 梁蘇靜 劉意雙

云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司 李建發(fā)

供電可靠性是電網(wǎng)的重要指標(biāo)，10kV配網(wǎng)能否可靠供電直接影響到電網(wǎng)供電可靠性。云南電網(wǎng)10kV配網(wǎng)線路主要以架空線路為主、受環(huán)境影響較大，特別是在高海拔丘陵地帶，因環(huán)境較為惡劣導(dǎo)致不明原因跳閘頻發(fā)。目前架空線路檢測一般采用望遠(yuǎn)鏡檢查，手段單一、缺陷檢出率很低，無法有效提高線路供電可靠性。本文分析了紅外技術(shù)、超聲波局放技術(shù)在10kV配網(wǎng)架空線路檢測中的可行性，并通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，驗證其能有效檢出變壓器、避雷器、絕緣子等存在的隱蔽缺陷。

1 架空線路檢測方法分析

10kV配網(wǎng)架空線路主要設(shè)備包括變壓器、斷路器、避雷器、絕緣子和導(dǎo)線等，這些設(shè)備產(chǎn)生缺陷時都會伴有發(fā)熱、發(fā)光或放電現(xiàn)象，故對其進(jìn)行紅外檢測、局放檢測能有效檢測出缺陷。

1.1 紅外檢測

1.1.1 檢測原理

當(dāng)設(shè)備發(fā)生發(fā)熱時會輻射出電磁波，隨著溫度的變化電磁波的強度和波長特性也會隨之改變。當(dāng)設(shè)備存在異常發(fā)熱時，設(shè)備輻射出的電磁波也會發(fā)生變化，電氣設(shè)備紅外檢測就是根據(jù)這種特性，利用紅外熱像儀，通過光學(xué)系統(tǒng)檢測其電磁波的變化，在通過軟件處理分析后顯示其溫度變化情況，確定缺陷位置，檢測原理如下：被測設(shè)備-光學(xué)系統(tǒng)-紅外探測器-電子處理系統(tǒng)-屏幕顯示。

1.1.2 設(shè)備發(fā)熱機理

高壓電氣設(shè)備引起發(fā)熱故障主要有以下5類[1]：

接觸不良故障。導(dǎo)體自身或?qū)w與導(dǎo)體連接部位都會有電阻，在電壓作用下會有電流產(chǎn)生，由焦耳定律可知，必定會產(chǎn)生熱損耗溫度會升高，計算公式為P=KfI2R，式中：P為發(fā)熱功率，kf為損耗系數(shù)；I為電流，R為電阻值。由此可知，發(fā)熱功率與通過的電流和電阻成正比，當(dāng)電流增大或電阻增大時熱量也隨著增大。在電網(wǎng)正常運行時，通過回路的電流與其負(fù)載有關(guān)，整個回路電流大小一致，但故當(dāng)電氣設(shè)備自身或連接處電阻增大時，電阻增大位置溫度必然會升高[2]。

絕緣性能降低故障。高壓電氣設(shè)備采用固體或液體（絕緣油等）等作為絕緣材料時，絕緣材料在電場作用下會在其內(nèi)部引起能量損耗，通常稱為介質(zhì)損耗。當(dāng)絕緣材料受損發(fā)生變化時其絕緣性能下降，介質(zhì)損耗增大，導(dǎo)致其發(fā)熱功率增加，設(shè)備溫度也會隨之升高；環(huán)流增大故障。當(dāng)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、鐵芯材質(zhì)不良、鐵芯片間絕緣受損，出現(xiàn)局部或多點短路，在短路處產(chǎn)生短環(huán)流增大，也會導(dǎo)致該部位溫度升高。

阻性電流增大。氧化鋅避雷器和磁絕緣子等電氣設(shè)備在運行時，因自身電位差原因，內(nèi)部都會有泄露電流，泄露電流主要有阻性電流和容性電流組成，一般情況下阻性電流占比較小，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生受潮等故障時，其阻性電流會變大，其熱功率也會變大，故也會引起溫度升高；其他故障。對于油浸式電氣設(shè)備，當(dāng)發(fā)生滲漏缺油時，因油和空氣等其他介質(zhì)材料導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，其溫度場分布也存在不同。電氣設(shè)備冷卻裝置發(fā)生故障或散熱受影響時溫度也會升高。

1.2 超聲波局放檢測

超聲波是指振動頻率大于20kHz的聲波。電力設(shè)備毛刺、尖端或表面有污穢時會產(chǎn)生局部放電，此時不僅會有光信號、特高頻信號的產(chǎn)生，還會伴隨有超聲波信號[3]。對于電氣設(shè)備外部放電，超聲波信號可通過空氣進(jìn)行傳輸，故對于配網(wǎng)架空線路可通過超聲波局放檢測儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸局部放電檢測。

由于超聲波頻率高、波長短，因此它的方向性較強，與電測法相比聲測法在復(fù)雜設(shè)備放電源定位方面有獨到的優(yōu)點。利用超聲波及線路放電時的這些特點，超聲波帶電檢測通過采用高精度超聲波傳感器來采集線路中放電時的異常超聲波信號，轉(zhuǎn)化成可聽聲音、波形和分貝值，直觀的反映被檢測設(shè)備的絕緣狀態(tài)，然后再通過計算機技術(shù)及故障診斷軟件來分析線路絕緣劣化程度，為下一步檢修工作提供依據(jù)。配電線路非接觸式超聲波檢測工作原理如下：聲音傳感器-前置放大器-濾波系統(tǒng)-增益裝置-外差電路-外顯系統(tǒng)。

2 檢測實例分析

對某條跳閘頻發(fā)的10kV架空線路開展紅外及超聲波局放檢測，檢測出異常點24處，相比人工常規(guī)手段巡視缺陷檢出率大大提高。

2.1 紅外檢測

通過現(xiàn)場實際檢測驗證，紅外檢測可明顯直觀發(fā)現(xiàn)絕緣子、配電變壓器及避雷器等電氣設(shè)備溫度異常缺陷。

線路絕緣子發(fā)熱。從檢測結(jié)果分析該線路三相懸式絕緣子存在明顯溫差，A相溫度為23.8℃、B相溫度為23.8℃、C相溫度為33.8℃，C相與A、B相相比溫度高10K，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 664《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，初步判定該絕緣子存在低值缺陷。建議在停電條件下對C相靠小號側(cè)懸式絕緣子進(jìn)行更換處理。

配電變壓器低壓樁頭發(fā)熱。從檢測結(jié)果分析該配電變壓器低壓樁頭嚴(yán)重發(fā)熱，A相溫度38.0℃、C相溫度為46.8℃、N相溫度為94.1℃，A相與N相溫差為56.1K，C相與N相溫差為47.3K，實測溫度＞90℃且相間溫差＞30K。經(jīng)現(xiàn)場檢查該變壓器N相低壓樁頭螺母與線夾壓實不緊、接觸不良，銹蝕嚴(yán)重。建議在停電條件下對N相低壓樁頭線夾進(jìn)行更換，連接螺栓使用鍍鋅螺栓或不銹鋼螺栓；避雷器發(fā)熱。從檢測結(jié)果分析該組避雷器C相溫度異常。A相溫度為34.3℃、B相溫度為34.3℃、C相溫度為38.4℃，A相與C相相比溫差為4.1K，C相與B相相比溫差為4.2K，相間溫差≥1K，據(jù)缺陷劃分標(biāo)準(zhǔn)判定為緊急缺陷。

2.2 超聲波局放檢測

通過現(xiàn)場實際檢測驗證，超聲波局放檢測可明顯直觀發(fā)現(xiàn)絕緣導(dǎo)線放電、設(shè)備接觸不良放電等缺陷：緣導(dǎo)線放電。從檢測結(jié)果分析A相絕緣導(dǎo)線破損對綁扎線有嚴(yán)重放電，最大幅值41dB，建議在停電條件下對該絕緣子及絕緣跳線進(jìn)行更換處理；高壓熔斷器放電。檢查C相高壓熔斷器表面存在放電黑點，有嚴(yán)重放電。該高壓熔斷器投運年限長、老化、銹蝕嚴(yán)重，建議將C相高壓熔斷器進(jìn)行更換處理。

綜上，紅外檢測、超聲波局放檢測能夠遠(yuǎn)距離、非接觸、直觀、實時、快速的獲取設(shè)備運行狀態(tài)，有效檢出10kV配網(wǎng)架空線路隱蔽缺陷，可指導(dǎo)檢修計劃更具有針對性，降低了檢修強度和成本，提高了檢修效率，使檢修工作更加科學(xué)化。