配电设备状态检修技术分析

郑州祥和集团电气设备有限公司 巩鲁洪

为保证配电网运行的安全性，在电网日常运行之余还应当对配电设备的状态进行及时检修，从而保证电网的运行质量，提高电网运行的稳定性。带电检测技术作为一种重要的检测方法，对于提升电网的安全性和稳定性具有重要意义。

1 带电检测技术

是指当电网仍然有电流通过时对配电设备状态进行检修的一种检测方法，能最大限度保证配电设备运行的连续性，最大限度降低在检修过程中可能造成的损失[1]。带电检测技术利用特定的仪表装置来完成，在检测过程中发现配电设备状态存在的潜在隐患并及时纠正，同时还可检测其绝缘体的使用寿命，这能帮助电网管理人员掌握配电设备的运行质量。就配电设备而言，在其运转过程中很容易出现局部放电，这一现象的出现一般可能是由于设备内存在杂质或周边环境存在湿度过大等问题，因此在带电检测过程中应要对于局部放电现象予以关注，降低发生突发安全事故的可能性，提高电网的运行安全。

带电检测技术能使配电设备在带电情况下检测出可能存在的潜在问题，从而保证设备不会因停电而造成经济损失或声誉损失。带电检测技术在配电设备状态检修当中的应用能有效提升配电设备的安全性能将设备检修与设备运行之间的矛盾解决了。

图1 配电设备检修过程

2 配电设备状态检修方法及技术

2.1 局部放电原理

在配电设备状态检修过程中需明白的两种检修方法其中之一便是局部放电原理，局部放电是指绝缘体中只有局部区域放电，而电压之间的导体并没有被贯穿，一般来说局部放电主要分为4个流程：第一个流程是出现离子化现象，这一现象及原理在于原子带电；第二阶段是气体放电阶段，当电子崩溃时电流会出现气体流通现象；第三流程为局部放电现象的出现，对于局部放电现象及原理的解释可理解为未达到不同电极时电极桥落之间的放电；第四阶段变为内部放电以及尖端放电等现象［2］。一般来说就配电设备而言，局部放电现象的出现很有可能导致设备出现严重故障，由于局部放电现象产生的原因不尽相同，因此在实际状态检修过程当中，所采用的检测技术也会相应有所区别。

2.2 配电设备检测原理

在进行配电设备检测的过程当中，一定要按照相应的检测原则来进行，由于实际检修过程当中设备所出现的局部放电现象不尽相同，因此针对不同类型的局部放电现象，也应当要采取相应的原则来进行检测。一般来说较为常见的将其主要分为4种类型，包括有光学、化学、电气以及机械类型［3］。不同的放电类型所对应的物理效应也不尽相同，例如光学类型，其所对应的物理效应为光，而化学内所对应的为热度。在实际设备状态检修过程当中，所使用的检测方法也不尽相同，例如电气类型其所使用的检测方法大多是高频检测以及局部放电检测方法，而机械类型一般是采用声音和光声光谱检测技术。在实际设备状态检修过程中，只有选择正确的设备状态检修方案才能保证检测质量。

2.3 红外测温技术

红外侧检测技术也被称之为辐射性红外线。红外侧带电检测技术及工作原理，是利用红外线的自身功能来进行的物体在受到辐射之后将会产生一定的能量，这将会引起物体表面温度的改变，而红外线检测技术也正是利用这一特性来实现温度的判别，从而发现配电设备可能存在的问题。在实际检测工作中发现这些技术对当下的检修要求来说是完全能够满足的，红外线检测技术能充分实现不取样的状态下对于故障可能存在位置和程度进行一个评估，从而能够帮助检修人员及时发现在配电设备检修过程中可能存在的问题。利用红外侧带电检测技术，能够大规模地对区域内的设备进行检测，对于一些电流会导致设备温度升高的情况尤为适用，能够帮助检修人员提高检修效率。

在实际工作当中，某配电室具有一台控制变压器，其主要功能在于提供高压配电柜高压断路器的控制回路电源。正常情况下其二次电压为220V，当夏季来临后，随着周围环境温度的升高变压器的温度也会进一步上升，最高时能达到50度左右，由于温度的升高，将会在很大程度上导致变压器可能出现短路爆炸等安全事故，因此该配电室也十分重视对于变压器的检修工作。利用红外测温仪能够实现对于变压器的快速测定，在检修人员进行检测过程中发现变压器表面温度达到90度，色泽也产生了一些变化，因此根据这些特性可初步判定该变压器输入的第一次电压高于原本设定的100V［4］。在停电状态下对变压器利用兆欧表进行阻挠绝缘测试，根据测试结果显示变压器发热的原因是由于阻挠绝缘电阻破损导致的。

2.4 超声波检测技术

当局部放电现象没有出现时，在被检测对象周围其电场应力和粒子力都会保持一个相对均衡的状态，也正因如此，当出现局部放电现象后这种均衡状态将会被打破，随之而来的也会导致电荷的迁移，正负电荷中和之后所产生的电流脉冲将会导致升温膨胀现象的出现。升温膨胀现象出现后，当有电流通过时平衡状态将会恢复，但此时局部放电区域的体积也会因此而产生一定影响导致介质的紧密状况发生改变，电场应力将会产生剧烈震荡，发出20～200kHz的超声波，而这也为超声波检测技术提供了条件。

在实际操作过程当中进行超声波检测时，为保证检测的实际效果应利用超声耦合剂附着在传感器的测量表面，目的是最大限度降低传感器和被检测设备间空隙的影响。就实际工作而言，在某地区一条10kV的线路在进行日常检修过程中，相关检修人员利用超声波巡检仪进行检测，发现放电声音位于8号杆下引线连接部分，经诊断可能是由于松动而导致的放电声音，迅速在放电区域进行检测，发现该部位劣化度达到97，工作人员对其进行紧急维修，维修工作完成之后利用WUD巡检仪进行复检，发现问题已经得到解决。

2.5 暂态的电压检测技术

此种技术方法是充分利用某些地方出现局部放电现象后会产生电磁波现象来实现的，当出现电磁波后电子途径设备会因金属体和接地体的缘故而出现暂态电压脉冲。当出现局部放电现象后电子将会高速移动，而电子在进行移动的过程中都是由带电体向非带电体移动，受到趋肤效应的影响，在放电点将会出现电磁波信号并向着两端延伸。这种电磁波信号并不会出现渗透现象。对于这种检测技术而言，在检测的过程中凭籍的是检测人员对于局部放电所产生的暂态地电压进行准确定位和分析。为保证在检测过程中不会出现数据的偏差，应当要保证各个站所使用的设备为同一个。在检测过程中当出现异常状况后应开展动态检测，从而降低误差发生的可能性，同时也为检测人员发现隐藏的问题提供充足的数据支撑。

就某配电室为例，当检修人员对开关柜进行日常隐患的排查时，利用暂态地电压检测法开展工作，经过测量后发现开关柜的放电测量结果为0，某开关柜局部放电测试值55dB。检测人员在检测过程中发现存在有较为明显的放电声，由此推断得出初步结论：在开关柜中存在局部有害放电。工作人员借助定位仪对于放电位置进行了确定，即柜内套管位置，该部位放电测试值65dB。在对该部位进行修理后问题得到顺利解决。

3 基于健康状态评估的配电设备实时故障率模型

为进一步提高配电设备状态的检测效果，模拟建设出基于健康状态的实施评估故障模型，传统评估模型通过对于历史数据的分析来确定可能发生的潜在风险，但是这种评估方法仍不准确，不能确切反应配电器的实时效果。就配电设备而言，在实际使用过程中对其影响最大的应当是健康状态。也正因此基于健康状态建立起如下模型：通过对于配电器各个部分进行综合评分之后，根据评分状态来确定各个部分的健康状态H（0～100），将配电器的健康状态分为四大类，包括有正常、注意、异常、严重状态。其中，H值达到85分以上属于正常，当位于75～85分之间时为注意状态，60分以下属于严重状态［5］。

就配电变压器为例，整体健康状态应是由各部分的健康状态共同决定的，包括有绕组、铁芯等部件，而各个部分的健康状态在某种程度上又是受到负载率、绕组温度等指标来实现。除了动态指标，运行年限、负荷等静态指标也会造成影响。因此应对各个部件进行综合评价，在得到各个部分的健康状态后拟得出如下实时健康指数如下：，式中ωj为配电设备各个部分权重，Xj为各个部分的得分值，j为配电设备部件数量。

据此可得出实时故障率和实时健康指数λ=KeCH，公式λ为实时故障率，K为比例系数，C为曲率系数。由于考虑到在同一地区所使用的设备为同一个，因此可以对于常用故障率λe，利用最小值对于K和C值进行求解，再结合上式得出健康状态下的实时故障率。

综上，配电设备状态检修技术的有效应用能帮助实现配电系统的高效检修，及时发现在运行过程中所可能存在的问题，降低损失、提高电网运行的稳定性，具体的检修方法应根据实际情况来进行选择。