云南電網有限責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

云南電力技術有限責任公司 李建發(fā)

供電可靠性是電網的重要指標，10kV配網能否可靠供電直接影響到電網供電可靠性。云南電網10kV配網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)境較為惡劣導致不明原因跳閘頻發(fā)。目前架空線路檢測一般采用望遠鏡檢查，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、超聲波局放技術在10kV配網架空線路檢測中的可行性，并通過現場實際應用，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配網架空線路主要設備包括變壓器、斷路器、避雷器、絕緣子和導線等，這些設備產生缺陷時都會伴有發(fā)熱、發(fā)光或放電現象，故對其進行紅外檢測、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

當設備發(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。當設備存在異常發(fā)熱時，設備輻射出的電磁波也會發(fā)生變化，電氣設備紅外檢測就是根據這種特性，利用紅外熱像儀，通過光學系統(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：被測設備-光學系統(tǒng)-紅外探測器-電子處理系統(tǒng)-屏幕顯示。

1.1.2 設備發(fā)熱機理

高壓電氣設備引起發(fā)熱故障主要有以下5類[1]：

接觸不良故障。導體自身或導體與導體連接部位都會有電阻，在電壓作用下會有電流產生，由焦耳定律可知，必定會產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；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，當電流增大或電阻增大時熱量也隨著增大。在電網正常運行時，通過回路的電流與其負載有關，整個回路電流大小一致，但故當電氣設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部引起能量損耗，通常稱為介質損耗。當絕緣材料受損發(fā)生變化時其絕緣性能下降，介質損耗增大，導致其發(fā)熱功率增加，設備溫度也會隨之升高；環(huán)流增大故障。當設備結構設計不合理、鐵芯材質不良、鐵芯片間絕緣受損，出現局部或多點短路，在短路處產生短環(huán)流增大，也會導致該部位溫度升高。

阻性電流增大。氧化鋅避雷器和磁絕緣子等電氣設備在運行時，因自身電位差原因，內部都會有泄露電流，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，當內部發(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。對于油浸式電氣設備，當發(fā)生滲漏缺油時，因油和空氣等其他介質材料導熱系數不一樣，其溫度場分布也存在不同。電氣設備冷卻裝置發(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。電力設備毛刺、尖端或表面有污穢時會產生局部放電，此時不僅會有光信號、特高頻信號的產生，還會伴隨有超聲波信號[3]。對于電氣設備外部放電，超聲波信號可通過空氣進行傳輸，故對于配網架空線路可通過超聲波局放檢測儀進行遠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雜設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，轉化成可聽聲音、波形和分貝值，直觀的反映被檢測設備的絕緣狀態(tài)，然后再通過計算機技術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。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

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

線路絕緣子發(fā)熱。從檢測結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，根據標準DL/T 664《帶電設備紅外診斷應用規(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相靠小號側懸式絕緣子進行更換處理。

配電變壓器低壓樁頭發(fā)熱。從檢測結果分析該配電變壓器低壓樁頭嚴重發(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。經現場檢查該變壓器N相低壓樁頭螺母與線夾壓實不緊、接觸不良，銹蝕嚴重。建議在停電條件下對N相低壓樁頭線夾進行更換，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，據缺陷劃分標準判定為緊急缺陷。

2.2 超聲波局放檢測

通過現場實際檢測驗證，超聲波局放檢測可明顯直觀發(fā)現絕緣導線放電、設備接觸不良放電等缺陷：緣導線放電。從檢測結果分析A相絕緣導線破損對綁扎線有嚴重放電，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，有嚴重放電。該高壓熔斷器投運年限長、老化、銹蝕嚴重，建議將C相高壓熔斷器進行更換處理。

綜上，紅外檢測、超聲波局放檢測能夠遠距離、非接觸、直觀、實時、快速的獲取設備運行狀態(tài)，有效檢出10kV配網架空線路隱蔽缺陷，可指導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化。