配电设备状态检测技术研究与分析毕建伟

配电设备状态检测技术研究与分析毕建伟

毕建伟张泽卉

（国网山东省电力公司莱芜供电公司山东省莱芜市271100）

摘要：我国的电力产业日益发展壮大，国家电网的规模和容量的不断扩大，电网的安全运行已经越来越受到关注，配电是将电力送至千家万户的最后一个步骤，将电网中的电力通过各种变电配电设备，进行合理的电能分配，关系到广大百姓的用电需求。配电的最终目的都是为了提高电力输送的安全稳定，配电设备状态检修作为保证输送稳定的重要步骤，在电力工作中正扮演越来越重要的角色。本文分析配电设备状态检测技术概述，同时提出一些复杂的检测项目需要进行综合多种检测方法进行检测，提高检测结果的科学性。

关键词：带电检测；配电设备；检测技术

随着智能电网建设步伐的不断加快，如何高效运行维护大容量、复杂结构的配电网已成为面临的主要问题。开展配电设备状态检修工作将大幅减少计划停运次数，有效提高供电可靠性和服务质量。带电检测技术作为在不停电状态下对设备状态量进行现场检测的重要技术手段，对于在设备运行状态下进行缺陷分析和状态诊断，避免设备事故具有重要价值。从配电设备运维检修实用化操作的角度出发，研究了配电设备的状态检测技术、检测方法及标准。

一、配电设备状态检测技术概述

进行设备的状态检修的前提是拥有充分的设备检测和分析技术。一般来说，配电设备的状态情况可以通过在线监测和带电检测进行了解。在线监测是指通过计算机系统、通信技术、网络技术等现代技术，利用具有较高抗干扰能力的通讯仪器和电力仪表，进行的配电设备监控和管理。而带电检测是指为了减少资金消耗，对设备在运行状态下进行的带电的短时间检测，此种检测常采用便携式的检测设备进行检测，用于发现电气设备的潜在故障。由于电气设备在运行状态，通常不进行续保传动检测，仅进行电气检测。由于相关配电设备的状态检测是在设备正常运行状态下进行的，此种检测方式较为灵活方便，设备检测时间和周期可自行设置，有利于定期的配电设备状态检修工作的进行。同时，带电工作避免了停电给用户带来的经济损失，减少了用户的用电成本，提高了电网供电的稳定性及供电公司的服务质量。

二、局部放电检测技术

局部放电检测技术是进行配电设备检测其绝缘程度，判断绝缘体寿命的技术，它填补了传统配电设备通过绝缘电阻进行绝缘情况诊断的空白，丰富了绝缘检测的方法，减少了对绝缘电阻检测技术的绝对依赖。

1、红外测温技术。1）工作原理。红外线是一种波长在微波和可见光之间的电磁波，波长在760nm到1mm之间，也可称为红外辐射。而红外测温技术是利用红外线对温度敏感的物理特点进行测量的技术，可以反映出物体表面辐射的能量分布情况。任何温度高于绝对零度的物体都会发出红外线，且红外线具有反射、折射、散射等特点，使得红外测温技术的实现成为可能。红外测温技术能够在不与被测物体接触的情况下进行测量，能够进行远距离的测量，不必拆解设备，无需取样，检测速度快，灵敏度高等特点，能够及时有效的监测到配电设备的温度情况，并判断是否发生过热，了解设备问题发生的位置和程度，判断出配电设备的早期故障并对设备的绝缘性能进行评判。2）适用范围。红外测温技术对检测的环境无特殊要求，一般检测时配电设备均可使用该种检测方法，检测是通常对被测设备进行大范围的快速扫描，适用于因电流导致的发热，可以进行被测设备整体发热情况的监测。但准确检测时主要是针对于电压导致发热内部故障，对于检测的环境和仪器有着一定的要求，在检测时需要消除风速和其他辐射造成的干扰，以免影响被测设备的故障判断。如今在实际应用中先使用一般检测方法进行快速检查，然后对快速检查中发现的问题进行准确检测，这种检测手段既能保证检测速度，同时又能提高检测的准确性。对于不同被测设备、不同检测材料的发热情况不一样，不同环境下的允许温升也不同、测量存在误差、测量位置的随机性等问题，所测得的温升可能会有很大的温差，因此通过温升来分析判断检测设备的热故障存在一定的局限性。现在的红外测温技术还处在依靠对红外图谱的定性分析，容易受到人为因素的干扰。

2、超声波检测技术。1）工作原理。倘若被测设备无局部放电的情况，被测设备周围的电场应力、介质应力、粒子力处于相对平衡。由于局部放电的影响，原有的相对平衡的状态被打破，放电时电荷的迁移，使得正负电荷发生中和，并造成一股电流脉冲，在释放电的区域迅速的温度上升，受热膨胀，其效果与爆炸发生时的区域变化相似。电流通过之后，原来受热膨胀的地区迅速恢复到原有的平衡状态，局部地区因放电造成体积变化，使得介质的紧密情况产生差别，释放电的区域电场应力、介质应力、粒子力失衡发生震荡，产生了频率在20-200KHz的超声波。局部放电发生后产生的超声波以球面的形式向四面八方进行传播，在被测设备的表面衍生出各种形式的波，包括纵波、横波、表面波等，产生的声波其频率范围囊括了全部的声波范围。在实际应用中需要在传感器的测量表面涂抹超声耦合剂，在保证传感器和被测设备之间无明显气泡和空隙，减少超声信号的衰减并提高测试的灵敏度。2）适用范围。超声波具有频率高、波长短、方向性强和能量相对集中的特点，因此比较容易感知和定位。超声波检测技术目前常应用在待测设备的表面放电检测中，在待测设备的金属外表面安装超声波传感器，已检测产生的超声波信号。超声波信号的振幅和相位取决于局部放电的大小。同等强度的局部放电，其振幅受到介质弹性系数的影响。对于不同传播介质而言，经过气体传播后的超声波信号较大，经过液体和固体传播后的超声波信号较小。超声波检测技术应用于配电设备的局部放电中，可用于检测配电变压箱、开关柜、环网柜、配电柜、电缆箱和断路器等设备的放电情况，还可用于检测六氟化硫气体泄漏造成的超声波变化。超声波对于部分设备内部放电的超声波较小，振动幅度较小，难以采用超声波检测技术进行检测。由于超声波检测技术抗干扰能力较好，尤其是抗电磁干扰性能好，它是目前仅次于超高频检测技术的一种成熟的局部放电检测方法。

3、高频检测技术。1）工作原理。高频检测技术是利用频率范围在3-30MHz的电流脉冲进行待测设备局部放电产生的电流脉冲信号的收集和分析，在设备带电情况下进行设备绝缘情况的检测。被测设备局部放电产生的电流在设备内部传播的过程中会产生电磁场，此时利用包括电子计算机断层扫描、罗氏线圈RogowskiCoil等在内的电感应器测量电流产生的电磁场。在检测设备中，高频段的检测可以收集放电时的电磁波情况，同步输入端口也能够接收到由同步线圈采集的参考相位信号。通过对放电电磁波的形状的提取，通过聚类分析的方法将放电信号和干扰信号进行区分，摆脱噪声对信号分析的干扰，有效避免噪声淹没电磁波信号的情况。另外根据对不同信号源的信号的分离，能够比较准确的判断放电的类型，此种情况下尤其适合在复杂的带电情况下的检测。2）适用范围。高频检测技术通常使用高频版本的穿心式电流互感器进行检测，通过接地线和交叉互联线进行待测设备的局部放电检测，一般常用在配电设备的终端设备上及配电设备电缆的接头设备上。目前高频检测技术对于颗粒毛刺和绝缘盆内部缺陷的放电检测较为灵敏，但由于此种方法容易受到设备内和外环境信号的干扰，因此在测量时应尽量避免干扰信号的干扰，并进行不同时间的多次反复测量。

配电网中低压电气设备的种类繁多，结构复杂，由于不同电器元件的故障特性差异，同类型设备不同结构导致的传输特性差异，没有一种技术手段能够广泛适用于任何配电设备的状态检测，而应综合应用各种测试工具和数据分析方法联合开展工作。同时，进行带电检测设备状态不仅是确定设备是否存在故障问题，更是通过分析数据发现设备存在的不正常状态，在大量的检测数据中探究出在配电设备状态检修工作的存在的普遍规律，进而指导今后的配电检修工作。

参考文献

[1]魏琴梅.无线扩频通信技术在机场供配电系统中的应用[J].电力系统自动化，2015（14）

[2]杨艳军.浅谈微机继电保护装置和综合自动化系统的组成及应用[J].科技与企业，2016（7）

[3]李博，曾文清.马钢新区供配电系统经济运行和节电措施探讨[J].冶金动力，2015（6）.