输变电设备带电检测技术研究

许锰　蔡鹏程

摘 要：在探讨输电设备带电检测研究的背景和意义的基础上，重点对基于电测法的局放带电检测技术进行了研究，包括高频带电检测技术、暂态地电压检测技术、超高频局放检测技术，并对基于声检法的超声波局放检测技术进行了介绍，对超声波局放检测技术的判别标准进行了描述。

关键词：输变电设备；带电检测；高频带电检测技术；超高频局放检测技术

中图分类号：TM73 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.153

1 研究背景

带电检测是指利用便携式检测设备在电路接通的状态下检测带电设备，寻找运行工况不佳或存在一定安全隐患的设备，其目的是为了及时掌握设备的运行状态，从而保障设备的安全、经济运行。带电检测的特点是实时、高效、准确，相比于在线检测，具有造价低廉、方便、快捷的优势，在我国的电力系统中有很大的发展空间。通过推广带电检测技术，能及时排查电力系统及其设备的潜在危害，根据检测结果可制订合理、有效的预防和控制措施，从而提高电力设备的安全性，达到节约资源、降低事故发生概率的目标，从而保证电力设备的运行具有良好的经济性。

2 基于电测法的局放带电检测技术

2.1 高频带电检测技术

高频带电检测在电缆电气设备方面的应用较为广泛，可根据实际情况对变压器等设备进行高频检测。该技术的原理为：在设备内部放电时，会有电流经过外层进入大地，电流通过在此部位设置的电流感应器后，工作人员可据检测结果分析现场的高频分量，从而判断电力设备是否存在绝缘故障。该方法在实施过程中会受到大量的干扰，因此，必须处理检测数据后，才能分解出电缆的高频放电局部脉冲。便携式检测仪一般由信号采集单元、高频CT、同步线圈和专家诊断系统组成。其中，专家诊断系统通过模糊逻辑判断放电类型等特征。

2.2 暂态地电压检测技术

从本质上讲，电与磁没有根本性的区别。根据麦克斯韦理论，局部放电产生的电场会形成磁场，且新产生的磁场也会形成电场。电与磁的不断相互转换会形成电磁波，并向远方传播，其经过金属物向外传播的过程中会形成电压，即暂态电压。暂态地电压检测是利用检测仪器在开关柜的两端进行水平方向定位，其定位点特征为两个传感器同时触发；利用检测仪器在开关柜上、下方进行竖直方向定位，其定位点特征为两个传感器同时触发。通过两次坐标定位，可准确判断放电点的位置。

在检测过程中需要注意传感器的出发稳定性。当两个传感器出发不稳定时，往往是由于两个传感器信号的抵达时间间距过短。在操作过程中，可通过移动其中一个传感器，达到延长两个传感器接收信号的时间的目的。这样定位设备后，可迅速判断传感器的触发顺序。此外，在多点放电的情况下，两个传感器的通道指示灯会同时开启，将传感器移开多点放电的区域后，可根据传感器一定过程中的信号响应顺序判断此区域放电点的分布范围。

2.3 超高频局放检测技术

局部放电时会产生脉冲电流，且以电磁波的形式向外传播。采用超高频局部放电检测技术可检测局部放电击穿过程中产生的高频电磁波，从而确定放电位置。高频电磁波的传递会受到管体形状、连接形式等的影响，比如在直线形状的管体中传播距离较远。

当内部的超高频信号传至盆式绝缘子处时，部分信号通过绝缘缝隙辐射到设备外部，在缝隙处产生二次辐射，且缝隙宽度不会对辅射强度产生决定性的影响。因此，在外部的盆式绝缘子处放置超高频传感器的天线，可检测内部局部放电的超高频信号，从而判断内部的局放情况。但对于外部包有绝缘层的盆式绝缘子，超高频电磁波无法通过，如果被检测的气室未安装内置传感器，则无法釆用超高频测试方法测试局部放电信号。

3 基于声检法的超声波局放检测技术

超声波与一般的声波没有本质的区别，都是通过物体振动带动周围介质振动，并以波的形式向外传播的，唯一的不同点为超声波的频率与人类能区分的声音振动频率区域有一定的差距，且超声波的波长很短，在一定距离内直线传播的方向性很好，易于检测，不易受到背景声音的干扰。当设备内部因导电颗粒、电晕、局部放电而发生故障时，这些导电颗粒会因受到电场、重力场的力学作用而振动，与设备外壳发生碰撞，并将这些能量转化为机械波传播。产生电晕或局部放电时，也会产生一定的振动和超声波，这些声音信号都会在壳体间传播。根据这些基础原理，在待检测带电设备的金属外壳时放置超声波传感器，接收并分析壳体内部的超声波信号，从而达到对带电体进行带电检测的目的。

在连续检测模式下，有效值峰值与背景有所不同，可据此判断设备内部是否有缺陷：①移动传感器，测试此气室不同的部位，找到信号最强的点，即故障点。②在连续检测模式下，有效值与相邻气室相比，U≤5 mV时可不处理。③在脉冲模式下，有效值与相邻气室相比，U为5～10 mV时应进行敲击处理，如果此值无较大的变化，且50 Hz与100 Hz的相关性较弱时（<0.5）可不处理；如果此值无较大的变化，但50 Hz与100 Hz的相关性较强（>0.5）时，应根据流程判断是否存在缺陷，并相应缩短检测周期，通知运行人员加强监视。④在脉冲模式下，有效值与相邻气室相比，U>50 mV且敲击处理后此值无较大变化时，则应尽快停电处理。

参考文献

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[2]朱德恒，严璋.谈克雄电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]宁佳欣.电力变压器局部放电超高频在线监测方法研究[D].重庆：重庆大学，2007.

〔编辑：张思楠〕