变电设备局部放电带电检测技术分析

韩日东

(国网山东省电力公司烟台供电公司 山东烟台 264000)

摘要:  随着社会经济不断发展和科学不断进步,电力成为人们日常生活中不可或缺的重要组成部分,电力技术也在不断和创新。带电检测技木逐渐取代了传统的停电检测方式,且被广泛应用于电力系统中,带电检测技术的应用能够非常全面地反映出电网设备的这行状态,使人们可以第一时间解决出现的问题,确保电力系统能够稳定、可靠地运行。

关键词:  变电设备;局部放电;带电检测技术

引言

局部放电作为一种脉冲放电,会在变电站设备内部和周围空间产生一系列的光、声音、设备和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。目前局部放电带电检测技术已经逐渐取代传统的停电检测方法在变电站设备状态检测中得到了非常广泛的应用。

1局部放电带电检测技术

1.1脉冲电流法(电荷法)

脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法,IEC-60270为IEC正式公布的局部放电测量标准。脉冲电流法测量系统实际测量的结果是外部电路因感应电荷重新分布而形成的脉冲电流。又称电荷法。脉冲电流法经检測阻抗或电流传感器,检测试品回路中出现的脉冲电流(脉冲电压),并通过注入的标准电荷标定得出试品视在放电量(电荷)。

1.2 GIS超高频局部放电检测

当气体绝缘金属封闭开关设备中出现绝缘缺陷时,在外加的高压电场作用下,电子将被剥离(原子)并在外电场的作用下做加速和减速运动,形成局部放电脉冲。由于电子运动的速度的变化,放电通道对外要发射电磁波。电磁波向GIS腔体两侧传播,在传播的过程中电磁波将在GIS的不连续处经历反射和透射,信号能量会随传播距离的增加而衰减。当电磁波传播到局部放电传感器(接收天线)处,通过耦合从传感器中将输出一个电压信号,并被存储和分析。该检测方法检测灵敏度高、信号传输衰减慢、现场该频段干扰小、不受机械干抗、可以实现快速定位。

1.3超声法

声波的产生也是开关柜局部放电的明显特征。开关柜在局部放电的过程中产生的声波是频谱比较宽的声波,从几十赫兹到几兆赫兹不等,跨越性比较大,通常情况下人的耳朵可以听到低于20kHz的信号频率,如果信号频率高于20kHz那么人耳是听不到的,这时就需要借助超声波传感器对信号进行接收。超声波传感器的工作原理是首先利用超声探头对信号进行接收,经过一系列的处理之后以声压的形式反映出来,与此同时再将其转换成人的耳朵可以听到的信号频率。因此,工作人员可以通过声音信号来对设备是否存在放电问题进行系统的分析与判断。另外,根据我国电力检测的有关规定,超声波的检测周期应该按以下标准:如果变电设备为新设备,根据规定应该在设备投入运行一星期之内对其进行超声波的检测;设备在运行过程中也应该按规定标准进行检测,一般在半年到一年的时间内对设备进行一次检测;如果设备运行出现故障或运行不良时也应该检测一次。另外,在检测的过程中应该特别注意,每一次检测对于同一站的所有开关柜所使用的检测仪器应该相同。当采用超声波的方式对变电设备进行局部放电检测时,检测依据主要是工作人员从耳机中听到的声音信号,超声波检测技术实际上就是对声音信号的检测,对耳机中检测的声音信号进行判定,从而判断出变电设备是否存在放电问题。

1.4特高频检测定位

一般情况下,特高频电磁信号本身就拥有较强的抗干扰能力,加之电磁波在变压器中具有较快的传播速度,这些特征都为其准确定位奠定了基础,但是高频电磁波也有一定的缺陷,就是无法穿透金属完成传播,遵循几何绕射理论,而电力变压器内部结构复杂,绝缘纸板、绕组等都会影响电磁波的传播路径,有必要探讨影响UHF电磁波传播的影响因素。以油纸复合绝缘介质为例,电磁波在其中的传播损耗较小,但是在良导体中的传播大都发生了反射。如果在放电源和特高频传感器之间放置铁心及变压器线圈等进行对比试验,发现变压器铁心等实体金属对电磁波造成强烈衰减,信号首峰难以分辨,而电磁波可有效穿越绕组线圈并接近直线传播。虽然针对现场电力变压器局部放电定位问题,许多研究人员开发出多种定位算法与时延估计方法,但仍与实际放电位置有很大误差。

1.5 GIS设备状态监测中运用带电检测技术

(1)GIS设备状态监测中红外线成像带电检测技术的应用

所谓红外线带电检测技术就是将不可见的红外辐射来做成可见图像的转换。GIS设备检测点物体的红外辐射通过镜头聚焦可以表现在探测器上面,红外线探测器会将红外辐射信号转化为电信号,放大电信号并在热像仪上面数字化处理成电子部分,以便可以转换成可观察到的红外图像在显示器上。然而由于GIS设备具有一定的紧密性以及紧湊性,另外SF6气体具有较强的传热性能,因此红外测试手段在GIS设备上的检测效果并不良好。根据应用实践可知,红外线成像带电检测技术可以针对避雷器气室缺陷以及PT问题进行有效检测,同时利用该种带电检测技术来可以对加热装置的故障问题进行检测。

(2)GIS设备状态监测中气体泄漏带电检測技术的应用

测试GIS设备气体泄漏问题时,传统的局部包扎测试方法很难有效的实现检测目的。而伴随着我国逐渐增加的GIS气室,对巡检气体泄漏的工作的质量要求逐渐提高,而目前解决该类问题的主要方案就是采用激光检漏仪来对气体泄漏情况进行检测。