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摘要：电力是当今社会的重要能源，随着社会经济快速发展，人们对电能需求要求越来越高，电力系统的安全稳定是保障电力可靠供应的前提。因此，变电运维工作等只有不断引进新技术，及时发现与解决系统潜在问题，才能保障系统的稳定运行。带电检测不需要停电即可检测出设备故障，目前多种成熟带电检测技术在变电运维中已经得到了广泛应用，大大提升了变电运维管理水平。
关键词：带电检测技术；变电运维；不停电
1变电运维的必要性
变电运维带电检测技术的应用可以发现人眼以及耳朵不能发现的问题，且可以提前发现变电运维中存在的安全隐患。针对检测中存在的问题进行带电作业处理，可在一定程度上保证变电设备处于健康状态。首先，带电检测的进行无需停电，不会对周边居民生活和工厂生产造成影响，且检测操作便捷、安全。设备监测工作可以与日常巡视工作同步进行，保证在设备安全运行的同时避免因为停电给用电客户带来用电问题，这为电力用户带来了极大的便利；其次，检测设备的运行状态，例如可对绝缘的缺陷度进行检测和诊断。很多变电站设备若处于运行状态下则不能对其检测状态进行判断，处于运行状态也不能靠近，安全隐患难以发现。巡检仪的使用便可对绝缘缺陷进行检查，收集检测数据并直接生成数据文档，便于管理与分析。然后，试验周期也可对设备运行状态进行调整，这样便可及时发现绝缘隐患，了解设备缺陷的实际情况以及变化趋势。
2带电检测技术在变电运维中的应用
2.1暂态地电压检测技术
局部放电过程中会产生电磁波，当电磁波通过检测设备传至地面就会产生暂态电压脉冲。若发生局部放电故障，带电设备就会将电子传送至相应的位置，在传送过程中会伴随着电磁波。由于电磁传播过程中会产生趋肤效应，电磁波会先传送至金属物体，因此很多电磁波信号会被金属物质阻隔。若电磁波从设备内部向外传送过程中与金属物质接触，则会产生瞬间电压信号，即暂态地电压。暂态地电压技术在实际操作过程中需要采用专用的检测设备进行监测，且主要的检测位置有开关柜、环网柜以及配电网等位。安装在被测设备表面的暂态地电压传感器获得一定的电压时间差，这样就可以确定局部放电发生的具体位置，依此对局部位置进行深入调查，并对放电的强度、频率等进行监测。暂态地电压以及局部放电强度均与其传播息息相关，尤其是衰减程度、局部放电位置、被测设备的内部结构和被测设备的外部缝隙等有直接关联。一般情况下，放电位置之间的间隔距离越小，则暂态地电压传感器检测获得的暂态电压数值就会越高。另外，暂态地电压信号与局部放电活动程度也有所关联，其关系可用dB/mV表示。
2.2红外线成像
红外线成像监测技术如图1所示，可将其应用于变电电气设备因为电阻损耗和介电损耗等多重原因引发的局部温度快速升高的监测。但是红外线成像技术也存在不足，如红外线的穿透能力较差，所以如果需对较为复杂的电气设备进行故障检测，并且故障的发生位置和电气设备的表面距离较远，则使用红外线成像技术的检测效果较差。
图1红外线成像原理示意图
2.3避雷器检测技术
避雷器带电测试适用于无间隙的金属氧化物避雷器，对各运行参数进行测试，及时了解避雷器的运行状态，运行参数中总泄漏电流数值在一定程度上可以反映避雷器的绝缘能力，而阻性泄漏电流数值可以反映绝缘性质量。避雷器带电测试过程中因为存在多种影响因素，为了保证测试结果准确可参考，可以采用补偿法测量阻性泄漏电流，以有效抵抗外部干扰，保证检测质量。同时对避雷器阻性电流检测结果中红外数据存在异常的，可以对其内部的受潮情况进行初步判断，在必要时停止供电进行解体。
2.4无线电干扰电压法
电晕放电的情况下会产生电磁波，而这种电磁波能够通过无线电干扰电压表来进行检测，从而对电气设备的局部放电进行检测，目前仍有通过无线电干扰电压表来进行检测局部放电，而在国内常用射频传感器检测是否存在局部放电，所以这种检测方法在国内又叫射频检测法，常用电容传感器、Rogowski线圈电流传感器和射频天线传感器等。Rogowski线圈电流传感器发源于20世纪80年代的英国，1996年吴广宁等人对该传感器进行了不少改进，设计出宽频电流传感器，这种传感器能够对大型电机局部放电进行在线监测，具有很强的实用性，并获得了国家专利，这种在线检测传感器被应用在陕西秦岭发电厂、兰州西固热电厂；此传感器后来被用于大型汽轮发电机-变压器组，并在元宝山发电厂的运用中取得良好的效果。无线电干扰电压法不仅能定性检测局部放电现象，亦可通过电磁信号强弱对电机线棒和无屏蔽层的长电缆进行局部放电定位；Rogowski线圈传感器在实际运用中能够定量检测放电强度，且具有多达30MHz的测试频带，因此实用价值大。
2.5介质损耗分析法（DLA）
局部放电能够对绝缘材料产生多大的破坏作用，主要取决于局部放电消耗的能量，局部放电消耗能量越大，其对绝缘材料的破坏越明显，在这种情况下，放电消耗功率的测量自然受到人们的重视。对于大多数绝缘结构而言，气隙的数目会因电压的升高而增加。此外局部放电将对介质造成损坏，并导致tanδ明显升高，因此可通过测量tanδ来确定局部放电能量，进而确定绝缘材料是否受损。该分析法对低气压中存在的辉光或者亚辉光放电具有很好的检测效果。这种放电却有很大的能量消耗，进而导致Δtanδ很大，故可以通过电桥法检测Δtanδ，进而判断变电设备运行的状态。
2.6超高频（UHF）局部放电检测技术
测试仪器的1GHz测量频带成为现实之后，这种大功率的测试仪器能够测试出GIS中的初始局部放电脉冲。在强大的频带下，可通过衰减噪声信号的方式降低噪声对放电检测的影响，从而更大限度的再现局部放电脉冲，深化对局部放电的机理。根据频带的宽窄，可分为超高频窄带检测、宽频带检测。前者中心频率高达500MHz，带宽MHz，后者带宽可达GHz。由于超高频超宽频带检测技术能够对噪声起到明显的抑制作用，同时又具有信息量大的优点，因而使用较多。
2.7变压器铁芯接地电流在线监测
变压器运行时绕组四周存在电场，而铁芯和夹件等金属构件均处于该电场中且具有不同的电位，为了预防变压器在正常工作时，铁芯和其他金属构件由于不均匀电场产生悬浮电位而造成对地放电，铁芯及其金属构件都必须可靠接地。投入使用的变压器在正常工作状态下，铁芯接地电流很小，为毫安级，最大为100毫安。若铁芯存在两点以上接地情况，则接地点之间便可能形成回路从而产生环流。当两点电位差达到能够击穿二者之间绝缘时便产生断续火花放电而损坏变压器内部绝缘固件，从而使绝缘油分解，产生可燃性气体，还可能使接地片熔断，烧坏铁芯，导致事故发生。当铁芯出现多点接地故障时，流过变压器铁芯接地线上的电流会大幅度的增加，所以通过监测铁芯引出线上电流值的大小就可以准确并实时地诊断出铁芯多点接地故障。
3带电检测技术的应用实例
3.1应用带电检测技术对设备进行跟踪检测
某220kV变电站在2017年更换变压器设备，采用带电检测仪器对变压器内部缺陷进行检测。在设备投入运行后，技术人员根据设备检测的相关技术要求，在设备运行过程中对其实施检测。实际作业过程发现，主变压器的油箱存在气体溶解问题，导致监测数据出现异常。为确保变压器的良好运行，早期检测工作分别在变压器投入使用后的1d、7d和30d时进行检查，集中研究变压器气体溶解问题。通过对其运行参数进行检测发现，2号变压器的1d检测数据出现异常，但变压器运行情况较好，7d时检查发现本体油中存在一定的C4H2，为研究C4H2对变压器运行的影响，运维人员对设备进行跟踪检测，并采取色谱检测技术，得到三相绝缘油的检测结果分别为0.61υL/L、0.17υL/L和0.25υL/L。通过图谱分析发现，A相特征砌体含量在15d开始不断增长，B相趋于稳定，C相缓慢增长。因此判断出2号主变压器存在运行故障，会产生低能放电现象，需要对设备进行全面检查，发现并及时解决问题。
3.2应用带电检测技术进行电气试验
在变压器的铁心接地电流检测过程中，为了给检测检修工作提供方便，控制检测结果误差，需要对检测过程进行控制。比如在检测中，得到的数据结果为A相0.61υL/L、B相0.17υL/L、C相0.25υL/L。在局部放电检测中，首先要做好前期准备工作，使用的检测设备主要包括超声定位仪、局部放电综合数字分析仪等。为提升检测质量，需要综合利用多种检测技术的优势，将脉冲电流法和超声检测法配合使用，并利用电流互感器得到铁心中心脉冲的电流数据。在检测过程中，要做到精确定位，从而实现快速检修。在本次测试中，主要发现A相存在异常，放电数值达到了150×104pC。
3.3根据铁心电位状态进行局部放电检测
为进一步确定主变压器产生故障的原因类型，变电运维人员还要在检测前和检测后进行试验分析。上述试验中，检测前通过分析，将变压器故障锁定为铁心夹件放电事故。由此确定了局部放电检测的方法，通过加强铁心监测，掌握其点位状态参数变化，实现对放电状态的跟踪检测。试验中发现，铁心对地电压在223V时变压器超声检测信号不断增强，增幅接近5~10dB，由此确定放电问题出现在铁心夹件之间。出现故障的原因是由于磁分路与铁心的间距果断，而且绝缘防护不符合相关标准要求，绕组端部磁分路厚度也不达标，在安装时未控制好槽内间隙，导致出现积碳现象，进而引发局部放电问题。
结论
在变电运维工作中合理应用带电检测技术，除了能良好适应电力系统可靠运行，还能为运维工作人员提供先进的检测方法与手段。变电运维工作中，需要利用好带电检测技术所具有的各项优势，实现设备实时、动态检测，在第一时间掌握设备实际运行情况，做到尽早发现和处理故障隐患，进而从根本上保证电力系统安全、可靠运行。
参考文献：
[1]彭倩，黄治华，曹永兴，等.基于无线同步技术的氧化锌避雷器带电检测系统[J].电瓷避雷器，2014（06）：99-103，108.
[2]钟理鹏，汲胜昌，崔彦捷，等.变压器典型缺陷局放特性及其带电检测技术研究[J].高压电器，2015（03）：15-21.
论文作者:何天骥
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：局部论文; 变压器论文; 设备论文; 电压论文; 检测技术论文; 避雷器论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第36期论文;