多维度评价紫外检测在多种输变电设备带电测试中的优势

徐 煜 雷泽宇 栗 璐 范 强 国网四川省电力公司检修公司

伊仁图太 西安同步电气有限责任公司

多维度评价紫外检测在多种输变电设备带电测试中的优势

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本文从发现缺陷的阶段、缺陷定位的精准度、缺陷排查的准确度三个角度分析以上常见的集中输变电设备带电测试技术手段的优缺点，并得出最适合输变电设备的带电测试技术手段。

供电可靠性；带电测试；输变电设备；紫外测试

1.概述

随着电网规模的不断扩大，电力负荷供电可靠性的要求也不断提高，相应预防性维护的要求也不断提高。目前，电力系统中输变电设备大部分检修和维护工作大部分是在停电的状态下进行的，这在许多情况下要停止向用户供电，使用户中断生产，导致售电量下降，降低供电的可靠性。在市场经济的今天，尽管可以投用备用线路和建设多环网来限制停电范围来减少这种损失，但是供电部门也要为此付出经济上昂贵的代价。而带电测试则可以保障安全性的同时又兼具经济性，既可以发现电力系统故障和隐患，同时又不需要设备停电，是目前电力系统设备测试技术的主要发展方向之一。

然而，电力系统输变电带电测试技术手段纷繁复杂，同时又各有利弊。如何在多种带电技术中选择最适用方法则需要我们进行大量的研究。本文将就几种常用的带电测试技术进行三个维度的分析，并从中选出最为适用的测试技术。

表1 不同带电测试方法检测的局部放电阶段

表2 不同带电测试方法缺陷定位的精确度

表3 不同带电测试方法缺陷排查的准确率

表4 不同带电测试方法测试范围

2.带电测试技术

目前针对输变电设备的带电测试技术主要有脉冲电流监测、红外监测、超声波电晕监测和紫外监测等方法，各种方法优劣不同。本文主要研究脉冲电流监测、红外监测、超声波电晕监测和紫外监测四种带电测试技术，并从发现缺陷的阶段、缺陷定位的精确度、发现缺陷的准确度三个维度分析，选出输变电设备最为适用的带电测试技术。

脉冲电流法的基本原理是：电力设备在运行时发生局部放电，设备上会产生一个瞬时的电压变化，此时如果经过一个耦合电容耦合到一个检测阻抗上，回路中就会产生一个脉冲电流，将该脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理，就可测定局部放电基本量。这种方法是目前国际电工委员会推荐进行局部放电测试的一种通用方法（参考1）。

红外测温是目前广泛开展的日常电气试验项目之一，利用设备运行过程中放电产生的热效应检测设备故障和隐患，在电力设备的在线监测、缺陷故障诊断和电网安全保护以及节约能源等方面发挥着重要作用，可以发现电力设备早期缺陷，主要有因脏污引起的发热缺陷、因连接处接触不良引起的发热缺陷以及因设备内部故障导致的本体发热缺陷。

超声波电晕监测是监测设备局部放电是产生的超声波型号信号，通过超声脉冲波形和不同探头之间的相对时延，通过计算来判断局部放电的程度和做出局部放电的定位。

紫外光谱成像检测技术的前身是欧美国家为军事目的发展起来的检测成像技术，用专用设备观察和检测设备局部放电过程中出现的“日盲”240～280nm紫外光信号，同时把紫外图像信号转换成可见光图像信号，进行观测和分析，可以得到设备局部放电严重程度和局部放电位置等信息，是一种发现运行设备的缺陷和隐患的有效方法。

3.发现缺陷的阶段

脉冲电流法带电测试中主要监测的是视在放电量，一般脉冲电流法的灵敏度主要和耦合电容、检测电抗、放大器等有关，当被检测对象的电容量较大时，受耦合电容的影响，局部放电检测仪器的测量灵敏度随着试品电容增加而下降。当视在放电量达到脉冲电流法的检测标准时，局放已经初具规模，达到了局放的中后期。

红外测试主要检测的是温度信号，局部放电一般放电量较大或者放电时间较长时才会出现温度上升较高的现象，所以红外测试检测到的局放一般为后期。

超声波测试检测超声波信号，一般的局部放电发生时就会产生电脉冲、超声波、电磁辐射、紫外线、可见光、化学反应等，所以超声波测试可以检测到早期的局放。

紫外测试检测紫外信号，一般局部放电初期就会产生紫外光子，所以紫外可以检测到早期的局放。

综上所述，紫外测试和超声波测试都可以检测到早期的局部放电，脉冲电流法只能检测到中后期的局部放电，而红外测试只能检测到后期的局部放电，结果如表1所示。

4.缺陷定位的精确度

脉冲电流法主要测量局部放电过程中伴随着电荷的迁移，即视在放电量，只能判断回路中是否有局部放电，但是不能判断出局部放电的位置。

红外测试主要检测局部放电导致设备的发热部位，一般只要有发热都能精准的定位出局部放电位置。

超声波测试因为超声频域20kHz～230kHz，极易衰减，一般有效测试范围为1～1.5米之间，所以只要测量到超声波的局部放电信号，但是对于多个局放点的情况很难定位缺陷，所以超声波测试的缺陷定位的精确度较差。

紫外测试测量的是局部放电过程中产生的紫外光子，因为紫外光子一样遵循直线传播定律，所以通过紫外测试仪可以精准的确定局放位置。

综上所述，紫外测试和红外测试都可以精准的定位局部放电，脉冲电流法不能定位局部放电，而超声波测试可以定位局部放电精确度较差，结果如表2所示。

5.缺陷排查的准确率

脉冲电流法容易受到检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等影响，抗干扰能力差，由于运行现场干扰严重，所以脉冲电流法准确率较差。

红外监测结果取决于有隐患的高压输变电设备温度，由于设备隐患早期产生电晕的时候不累积热量，不会导致设备温度升高，无法用红外手段发现早期设备隐患；同时，输变电设备一般为户外设备，容易受到日晒等气候影响，所以红外测试结果的准确率一般。

超声波测试时环境中一般受到的干扰较少，这与环境中的超声干扰较少有关。超声波测量结果的准确率较高。

紫外测试因为一般采用日盲紫外，所以基本不会受到环境影响，其测量结果准确率较高。

6.测试范围

脉冲电流法需要在回路中介入耦合电容，这对于高电压回路中现场操作十分不便，同时脉冲电流法设备较大，使用的测试范围较小。

红外测试使用的红外仪非常轻便，适用于大部分输变电设备带电测试，测试范围较大。超声波测试因为超声波在空气中衰减的非常快，有效测量范围仅为1～1.5米，所以一般用于GIS设备的局放测试，测试范围较小。

紫外测试使用的紫外仪随着工艺的进步，已经非常轻便，满足户外带电测试对设备的便携性要求，同时大部分输变电设备带电测试，所以测试范围较大。

7.总结

综上所述，脉冲电流法容易受到环境干扰，不能定位缺陷位置，同时使用范围有较小，所以在多种带电测试中优势并不明显。红外测试适用于大部分输变电设备的带电测试，同时定位精准，虽容易受环境因素干扰，但是在使用中注意较小环境的干扰，是一种优势较为明显的带电测试方法。超声波适用范围较小，有效测试距离为1～1.5米，但是缺陷排查的准确率较高，同时超声波设备较小，仍适用于某些电力环境，如GIS设备。紫外测试在以上四个角度分析，都有着非常明显的优势，综上紫外测试是本文分析的带电测试方法中最适用于输变电设备的带电测试方法。

[1] 余能武.基于脉冲电流法的电力电缆局部放电检测技术的应用研究[C] .全国输变电设备状态检修交流研讨会论文集，2010:619-622.

[2] Lindner M,Elstein S,Lindner P.Solar blind and bi-spectral imaging with ICCD,and EBCCD cameras. SPIE,1998,3434:22-31

[3] Lindner M,Elstein S,Wallace J.Solar blind band-pass filters for UV imaging devices. SPIE,1997,3434 A:176-183

徐煜（1985），男，本科学历，从事输变电设施运维方面的技术研究。