贺章卫
国网山西省电力公司晋中供电公司 山西省晋中市 030600
摘 要：电气设备处在长期运行或非正常运行情况下或因制造、安装缺陷，将可能发生内部绝缘的某种劣化，尤其在电场及高电压的环境中，容易使得绝缘性能不断下降，严重时可能造成局部放电，乃至出现绝缘击穿和损坏。如果变电站配电设备发生损坏，会造成大面积生产停电事故，对公司造成巨大损失。所以，掌握配电设备绝缘情况对于准确判定设备状态非常重要。
关键词：局部放电带电检测技术；变电站检测
局部放电作为一种脉冲放电，会在变电站设备内部和周围空间产生一系列的光、声音、设备和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。目前局部放电带电检测技术已经逐渐取代传统的停电检测方法在变电站设备状态检测中得到了非常广泛的应用。
一、产生背景
很长一段时间以来，变电站设备检修都是应用定期检修和故障检修相结合的方式，但是随着科技的进步和电网的发展，传统的检修方法已经很难满足电网发展的需求。近年来设备技术水平和制造质量大幅提升，免维护、少维护设备大量应用，早期制定的设备检修、试验规程滞后于装备水平的进步。电力设备带电检测技术是采用便携式检测仪器，对运行中设备状态量进行现场检测系列技术的统称。带电检测技术突出特点在于可以实现部分输、变、配电设备在运行条件下的状态诊断、缺陷部位的精确定位、缺陷程度的定量分析，解决了部分设备运行后没有测试手段的难题，有利于提高设备的可靠。如果把超声传感器紧贴在GIS金属壳体的外部，就可接收到局部放电产生的超声波信号。如果缺陷为金属颗粒，则当电场的库仑力超过颗粒的重力时，颗粒就开始上下跳动，从而碰撞金属外壳。每碰撞一次，将发射一宽带瞬时超声脉冲，并在壳体内来回传播。来自这种颗粒的声音信号是颗粒端部的局部放电和颗粒碰撞壳体的混合信号，超声传感器同样也可以进行检测。来自不同类型、不同位置和不同大小的缺陷的声信号具有各自的特点，根据这些特点可以对缺陷类型进行识别，甚至进行危险性评估。但其缺点是：声信号的幅值随传感器远离故障点而快速衰减，只有当传感器位于故障点附近时才能获得最大灵敏度。因此，为了寻找缺陷就需要花费较长时间，但正是该缺点使得声测法具有故障定位的能力。
二、局部放电带电检测技术在变电站检测中的应用
（一）局部放电带电检测技术的干扰因素。局部放电由于本身设备的高灵敏性，非常容易受到外部干扰影响。在实际运用中，除了保证检测仪器本身的可靠性、灵敏性和准确性外，检测时需要避开一些干扰因素。当使用暂态对地电压法检测时，会受变电站里的背景电气噪音的影响。这些噪音源包括：通过电力电子开关变流的直流电源、室外开关站的电晕放电、高频通信系统（如手机）。将局部放电仪放置在变电站金属大门（不出现局放活动的制品）的表面，通过TEV 法检测到0～28dB不等的数值，这与之前在开关柜上的检测数值相近，判断应该是受到干扰因素的影响。超声波检测传感器在现场使用时容易收到噪音和机械振动的干扰，若外部存在较大的噪音，UT 传感器无法发挥检测效果，将会严重影响检测数据的真实性。其中变电站可能的噪音源包括：室内空调声音过大、风机抽风声音过响等。为了不影响检测数值，需要在检测前提前排除机械振动干扰。
（二）暂态对地电压检测法。暂态对地电压检测法主要用于检测开关柜内部局部放电状况。
当开关柜发生局部放电时，电磁波信号通过金属柜体上的不连续部位泄漏到外部空间，并且能够在金属柜体的表面感应到电压信号，检测到的电压信号被称为暂态对地电压。通常来说，检测时将局放仪的TE V 传感器附着在电气设备金属柜体，靠近缝隙、观察窗、排气口处，便可自动显示出检测结果。这种方法操作简便，易于快速分析判断，非常适用于大规模电气设备的普测工作中。根据国家电网规范，检测结果＞20dB诊断为异常，需要进行处理。
（三）超声波检测法。超声波检测法主要用于检测空气中放电状况。当开关柜发生局部放电时，会出现震动等物理现象，并且会以声波的形式传播。检测时，利用UT传感器，采集超声波信号，再将超声波信号转成电信号进行检测，并显示检测结果。一般检测时将传感器放在电气设备外壳的缝隙、通风口上方，当与局放源形成直线时，能够检测到局放数值。该方法不受各种外部电气干扰影响，并能够对故障精准定位。根据国家电网规范，数值＞8dB 且≤15dB诊断为异常，数值＞15dB诊断为缺陷。
（四）与其他状态检测方法对比。使用较多的状态检测技术为红外热成像技术、铁芯接地电流技术。红外成像技术通过故障引起的红外辐射热量，检测和判断变电站设备的运行状态，从而使变电站技术人员能够按时获取设备运行情况。铁芯接地电流技术利用高精度钳形表，用于电缆及变压器接地扁钢的漏电测量。对比局放检测，红外成像和铁芯接地电流技术在变压器等裸露的设备的检测中运用较为普遍，但对于如开关柜等封闭的设备，二者普遍受到不同程度的限制，相比之下局放能够很好地运用在开关柜等封闭的设备中。
三、案例分析
某站110kV GIS 设备自运行以来，设备运行情况良好，未出现较大的异常情况。2月2日和3 月16 日对110kV GIS 设备进行了状态监测工作，未发现异常情况。但9月17日状态监测人员对该站进行的特巡工作中，使用超高频局放检测仪发现134GIS 间隔存在异常信号，经分析该异常信号应该是在3月16日～9月17日期间内出现的突发的信号，随后有关技术人员开展了一系列跟踪监测、缺陷定位及分析工作。根据频谱仪测试，在9月17 日时域异常信号为600MHz以上，9月29日时域410MHz 时有明显的信号；结合超高频信号与频谱信号的变化特征，在现场采取了排除外界干扰、与同类设备比较等措施，通过连续的监测及相关数据分析，经分析认为在134-4隔离开关内部存在局部放电缺陷，决定解体检查。
综上所述，目前局部放电带电检测技术已经成为变电站设备状态检测的主要技术手段，通过不同的局部放电带电检测技术能够对变电设备的实际运行情况进行及时准确的反映，从而有效的避免变电事故的发生。
参考文献：
[1]陈刚.声电波检测仪在10kV 开关柜局放检测中的应用[J].电工技术，2019（07）.
[2] 欧阳进,张蓝宇,邹磊,等.TEV、UT、UHF技术在开关柜局部放电检测中的应用[J].宁夏电力,2017(1):39-42.
[3] 陈庆祺,张伟平,刘勤锋,等.开关柜局部放电暂态对地电压的分布特性研究[J].高压电器,2012(10):88-93.
[4]徐亚兰.带电检测技术在变电运维中的应用探究[J].科技创新导报 ，2018，15(36)：64+66.
[5]李虹.带电检测技术在变电运维中的应用[J].民营科技，2018（05）：45.
[6]张宇.电力变压器局部放电带电检测与定位技术[J].集成电路应用 ，2020，37(08)：48-49.