摘要：在我国经济高速发展过程中，各生产领域对于电力的需求也在不断上升，而为了保证电气设备的安全可靠运行，提高状态检测技术水平就势在必行。而局部放电作为主要威胁电力设备安全运行以及使用寿命的重要因素之一，加强对其带电检测技术的研究摸索，对于今后电力事业的稳定发展有着深远影响。因此，我们可以通过对多种带电检测方法的研究，对各种带电检测技术的适用性窥探一二。
关键词：检测；电力设备；状态；综合带电检测
状态检修是目前维护电网系统安全运行的基础性工作之一，如果在检修过程中停电，不仅会增加电网系统的运行维护成本，同时电力设备的陪试率也会相应增加。在过去的很长一段时间内，电网设备的故障检测总是需要在断电的情况下进行，这虽然可以在一定程度上保护维护人员的人身安全，但是却会给供电用户造成很大影响，同时有些运行问题也很难被检修人员发现［1］。但是带电检测却可以很好地处理这些问题。因此，我们需要综合带电检测进行研究探讨，以期为今后带电检测工作的有序进行提供有力支持。
一、目前常见的几种带电检测技术
1、超高频检测技术
结合以往经验可知，发生在GIS设备中的局部放电范围很小，且脉冲持续时间也很短，仅有几个纳秒。但是这种极为短暂的脉冲放电中却含有十分丰富的频率分量，并分布在低频段到微波段，与电晕放电产生的脉冲有一定区别。与此同时，由于GIS设备内部的同轴结构十分特殊，这就给电磁波的传播创造了良好条件，信号衰减减小。基于此，我们就可以利用超高频传感器来吸收局部放电时产生的高频电磁波，进而对局部放电进行测量。使用超高频检测技术的优势如下：灵敏度高，适用于正处于运行状态的设备，并且能确定对设备的故障类型，噪音小，抗干扰能力强等［2］。但是在实际应用中也存在一定缺陷：造价高；虽然可以确定设备存在故障，但是很难准确判断具体的故障点；缺少统一的国际及国内标准，很难给出一个科学的放电量大小结果。
2、超声波检测技术
超声波检测技术在带电检测中应用较为普遍［3］。在局部放电发生时，GIS设备内部的超声波信号可以借助传感器捕捉到，并由此判断设备的运行状况。这种方法并不会与电路产生直接联系，所以不会受到电磁信号的干扰，同时利用自由移动传感器还能对故障位置进行准确定位。然而超声波检测技术的精准度会随着局部放电产生能量以及传播途径的变化而变化，再加上GIS设备内部包含绝缘气体、绝缘子、导体、外壳等，对超声波都或多或少的存在折射以及反射作用，这就会导致信号衰减，进而影响到检测的灵敏度，无法给出信号的精准数值，由此可见，使用超声波检测技术在定量分析方面并不占优势。
3、暂态地电波法
当开关柜发生局部放电时，放电点产生电磁波形成的暂态电压，会通过开关柜的金属外壳传播到地下，而这个暂态电压我们就称其为暂态对地电压。一般情况下，暂态对地电压的频率为3～100MHz［4］。局部放电产生的电磁脉冲会沿空气向四周传播，并且电磁波很容易从开关柜的金属缝隙或者小的玻璃观察窗中渗透出来，这就会被安装在开关柜表面上的TEV传感器接收，之后由传感器内部的金属极板感生出高频脉冲电流信号，该信号再经过电子电路处理后，就能得到暂态对地电压信号。但是在实际检测过程中，如果变电站的其它设备，比如移动通信、电子围栏、照明灯或者空调等产生的电磁信号频率在地电波传感器的频带范围内，就很容易影响到局部放电的检测结果。所以，暂态地电波法在实际使用中存在检测结果准确率低、判断依据单一等缺陷。
二、基于多种检测方法的设备状态综合带电检测系统设计
1、暂态地电波法与超声波法相结合的综合带电检测系统
就像图（1）所示，工频高压主要由YDTW15/150kV无晕工频高压试验变压器提供，高压的输出端串联一个10kΩ的保护电阻R。Ck为实验用的耦合电容器，Zm为德国LDIC公司LDS-6局部放电检测仪配套检测阻抗，可以输出视在放电量和电压相位信号，同时标定局部放电的放电量。TEV传感器连接示波器的CH1通道，而超声传感器则通过前置放大器之后再连接示波器。经前置放大器处理的信号会输入到示波器。具体来说，将针板安装设置在开关柜内部，而TEV传感器则要吸附在开关柜外壁，另外，超声波传感器要利用超声耦合剂贴在开关柜外壁上。其中，超声信号、试验电压相位信号、检测阻抗信号以及TEV信号分别由示波器的四个通道分别采集。我们可以利用TEV信号进行触发，来对采集的起始时间进行有效控制，这可以便于我们观察TEV信号与超声信号之间存在的时差，并为确定局部放电源提供帮助。
图（1）暂态地电波法与超声波法相结合的局部放电检测试验平台
针板放电系统在放电初期，所加电压约为8kV，放电量保持在50pC左右，这时的放电基本集中在负半周电压峰值处，而正半周则基本无放电现象。在电压不断升高直至12kV左右时，就会产生明显的“滋滋”声，这时的放电量已达到了1000pC，且放电基本全部处于正半周电压峰值，且幅值远远高于负半周。这是因为处于放电初期的针板放电系统，其针尖附近场强最大进而引发放电现象，再加上负极性时很容易发射电子，且正离子撞击阴极会发生二次电子发射，这就会让放电首先出现在负极性时，而放电脉冲则在外加电压负半周90°相位附近出现。在电压不断升高过程中，正半周90°相位附近也开始出现少量幅值大且数量少的放电脉冲。这时的TEV信号幅值可达到0.2V，同时TEV信号总是出现在负半波电压峰值处，再加上其与放电初期检测阻抗检测的信号同出于一个电压相位，由此可以大大提升局部放电检测的精准度［5］。
2、超高频法与超声波法相结合的综合带电检测系统
在实际工作中，我们可以结合GIS设备的结构特点，采取超高频法与超声波法相结合，即声电联合法对GIS设备局部放电进行实时监测。从技术上讲，超高频法与超声波法都可以进行带电检测，同时不用额外改变设备的运行方式，且使用起来方便快捷。通过对比可以发现，超高频法具有强大的抗干扰能力，对电信号的灵敏度强，但是实现设备缺陷的精确定位相对困难；而超声波法则可以很好的弥补这一缺陷。所以，将这两项技术有效结合，可以真正意义上的实现GIS设备局部放电的精确检测［6］。超高频法与超声波法相结合的综合带电检测系统，是将超高频传感器固定在盆式绝缘子上，而超声波传感器则安装设置于设备外壳上。传感器在检测到局部放电信号的同时，将其传输给PD检测系统，之后由PD检测系统进行检测。其中，PD检测系统主要由信号放大器、专家系统以及信号采集前端等构成。传感器将检测到的局部放电信号经过信号放大器再进入信号采集前端，之后由采集前端处理后再进入到专家系统进行分析。通过上述流程，基本就可以确定是否存在局部放电现象，或者局部放电的具体方位。
三、结语
综上所述，超高频检测技术、超声波检测技术以及暂态地电波法作为目前较为常见的带电检测技术，它们有其各自的优势及不足。因此，为了最大限度的发挥其优势，保证局部放电检测的准确性，我们可以通过相互结合的方式，来对同一放电源进行判定，以此来打破传统检测方法存在的缺陷及不足，进而为电力系统的安全运行提供保障。
参考文献：
［1］林晨, 夏一博. 带电检测技术在电网设备中的应用分析[J]. 大科技, 2015(33).
［2］石荣辉, 李洪胜, 涂洪波,等. 浅谈带电检测在500kV电网状态检修中的应用[J]. 低碳世界, 2015(29):57-58.
［3］辛达戊. 带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用与实践探讨[J]. 大科技, 2016(33).
［4］张鑫, 费旋, 玄轲宇,等. 基于TEV检测技术在开关柜局部放电诊断中的应用[J]. 农村电气化, 2017(2):21-22.
［5］贾旭, 牟磊. 基于多种检测方法的设备状态综合带电检测研究[J]. 科学与财富, 2016, 8(1).
［6］靳键云. 超高频和超声波联合法在运行 GIS 设备局放检测中的应用[J]. 中小企业管理与科技旬刊, 2012(25):265-266.
论文作者:耿宁,季素云,梁珊珊,张阳,杨静,阎炳水
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：信号论文; 局部论文; 设备论文; 超声波论文; 电压论文; 检测技术论文; 法相论文; 《电力设备》2017年第19期论文;