高压电气设备检测与诊断技术在鞍钢的应用

迟秀华，韩 帅，王林松

（鞍钢股份有限公司能源管控中心，辽宁鞍山 114000）

引言

鞍钢电网现有39 座66 kV 总降变电所，配出35 kV、10 kV，6 kV 及3 kV 各电压等级的下级变电所，主要高压电气设备由变压器、GIS 组合电器、SF6断路器、高压开关柜及隔离开关等组成，设备多种多样，设备点检检测的侧重点不同，随着高压电气设备检测技术的日新月异，对电气设备管理人员提出了更高的要求，从最早的五感点检，到手持式测温等各式仪器辅助，再到在线测温、局放，及至一体化的智能机器人等先进检测设备的应用，下面对其在鞍钢的应用进行介绍。

1 五感点检

设备管理体系最初根本就是设备的点巡检，从设备的事后维修、预防维修、生产维修、改善维修、维修预防及至全员生产维修（TPM）这一系列设备管理的发展进程，已将设备点检作为设备维修管理的核心。最初的设备点检是利用人的感官（五感）和简单的仪器，按照标准计划定期对设备进行检查，找出设备的异常，发现隐患，掌握设备的状态，及时采取对策，优化设备运行环境，延长设备寿命和避免设备故障的一种管理方法。这种管理方法一直广泛应用于现场，并为设备管理工作提供了有力的保障。

实例：2017 年8 月23 日，110 kV 变电所所长在点检时闻到10 kV 高压室有轻微糊味，紧急上报，点检人员至所进行排查（通过后柜门小观察口，感觉内部空气浑浊），判断是七空分1#开关柜内有问题，紧急将负荷倒出，将该开关柜停电，检查发现该开路开关车A 相下动触头烧损，立即对该触头进行了更换。该开路送电后，异味消除。这是一起典型避免重大设备事故的点检范例，从日常点检人员的及时发现，到专业点检人员的确认，以及操作人员的迅速操作和检修人员的快速更换，发现、判断到处理都及时准确，将危及设备安全的重大设备隐患消于无形。

2 手提检测仪器的应用

高压电气设备的点检，利用五感，可观察到一些变色发红等现象，从而分析出设备温度的变化，点检出一些设备缺陷隐患，但不能准确地给出具体数据，为此发展出了一系列的手提检测仪器，用以辅助对设备进行点检，从而提高对设备温度等性能的定量定性，其中红外成像测温仪在现场发挥出了很好的作用。

（1）红外温度成像仪

手持红外温度成像仪，对各变电所重点设备、重要部位进行点检，形成对高压设备的温度成像，对大负荷、重要负荷的持续测温监测，对设备的及时监测，存储设备运行的信息。通过对高压设备的温度成像，进行数据分析，对绝对温度不高，将各相对比存在温差的设备，进行持续的监测及分析，形成设备的劣化趋势图像，提前对设备的劣化做出分析、判断及处理。通过成像仪的使用及数据分析，及时发现了多处重大的发热点。

实例：通过对成像数据及图像的对比分析，已发现14 变1#变一次C 相套管与母线连接处、21 变1#变一次66 kV 母线T 型线夹C 相；20 变2#变二次母线刀闸C 相、2#电容器母线刀闸C 相、抽烟3#，10 kV 二母上方母线夹C 相；115 变4#变压器一次C相套管与母线连接处等12 处设备劣化明显的烧损隐患，及时安排计划检修，如未及时进行处理，会造成重大的设备事故。

（2）局放测试仪

当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但未达到绝缘发生贯穿性击穿的放电现象，称为局部放电。当发生局部放电时就会影响绝缘寿命。由于GIS组合电器是将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备，无法通过传统的各类检测手段对其进行点检，为此采用局放测试仪对其内部进行检测分析。手持式局放测试仪检测时对现场的要求相当高，对检测使用人员要求也相当高，因此需外委专业检测人员开展此项检测工作。

3 在线检测设备的应用

手持式检测仪器，作为五感点检的补充，为设备隐患的发现提供了很好的定量数据，在现场应用中发挥出了重要的作用，但也存在一定的局限，比如手提局放检测设备，要求对同一被测设备应尽量保持每次测试点的位置一致，在检测中很难做得到；还有使用人员的经验不同，检测的结果不及时，数据的趋势不清晰等，为此进一步采用了更先进的在线检测系统。

（1）在线温度检测系统

高压开关柜内温度的检测，由于受柜体限制，对其内部触头、接头部位的检测，一直是以外部温度为参考，去推测出内部是否存在高温，从而判断是否存在隐患问题。将在线温度检测系统应用于高压开关柜的温度检测，在高压开关柜内，三相断路器的触臂上安装无线感温传感器，通过无线上传至柜面，从而将各触头温度反映出来，极大地提高了设备的点检精度。

（2）在线局放检测系统

GIS 组合电器内部发生局部放电的原因很多：断路器、接地刀闸或隔离开关等导体接触不良，可引发设备局部放电；固体绝缘材料内部缺陷，如残存于盆式绝缘子内部或与导体交界处的气隙；设备内残留的自由导电微粒，如残留金属碎屑或金属颗粒；导体表面突出物，如毛刺、尖角等，此类缺陷易发生电晕放电；在导体的屏蔽层上由各种原因形成悬浮电极放电。但手提式检测设备对设备定点及状态要求比较高，而GIS 组合电器又是变电所的重要设备，为此将探测器定点安装于GIS 组合电器各个部位，通过信号线将数据上传，建立后台软件对数据进行分析，形成一套在线局放检测系统。

（3）避雷器在线监测器

鞍钢还针对66 kV 避雷器安装了避雷器在线监测器，此监测器安装后，可定量检测泄漏电流，表1是日常点检人员对避雷器在线监测数据的记录，通过此记录数据，根据预防性试验标准，可定量判断01变电所一受电避雷器运行正常，27变电所一受电避雷器需检修更换。

表1 避雷器在线监测器数据记录

4 一体化的智能机器人的应用

在设备一体化、智能化的今天，对设备的检测也提出了更高更先进的理念，鞍钢将一体化智能机器人应用于设备管理中，通过智能巡检机器人（见图1）可对设备运行进行全局性的总揽，从高压柜的测温，到柜内局部放电的检测，还有柜面运行仪表的数据采集，全面掌握设备的运行状态，通过对后台数据的汇总分析，总结出合理的设备运行趋势，从而实现对设备的精准检修，提升了鞍钢电网的设备管理水平。

图1 机器人巡检中

表2 中给出了03 变电所巡检机器人上传数据表，通过分析对比，判断03变电所设备运行正常。

表2 03变电所巡检机器人上传数据表

5 结论

鞍钢电网的高压电气设备的检测与诊断，经过了从经验到数据，从人工到智能的转化。随着时代和设备的变革，会有更多的检测与诊断技术在鞍钢的电网发挥作用，但不论多么先进的在线检测设备，仪器只是一种手段，重要的是准确分析判断设备状况，因此对鞍钢高压电气设备管理人员提出了更高的要求，例如：无损检测，趋势分析，精确掌握设备状态发展趋势。