高压设备强电局部放电在线检测技术研究

高压设备强电局部放电在线检测技术研究

孟令彤

中国石油塔里木油田分公司  新疆  库尔勒  841000

摘要：在我国现代工业发展水平逐步提升的背景下，我国电力系统规模逐步扩大。高压电气设备作为电力企业电网系统的重要构成，确保高压设备平稳运行是维护电力系统正常运行的重要保障。伴随电能需求量逐步提升的背景下，高压设备的检测与维护工作是当代电力企业管理工作的重中之重，需要利用在线检测技术开展高压设备强电局部放电维护工作。为此，本文讲述了局部放电概述。探讨了高压设备强电局部放电在线检测技术应用，促进电力企业的可持续性发展。

关键词：高压设备；强电局部放电；在线检测技术

引言

电力系统在搭建过程中，由于受到社会经济发展的影响，该系统中运行的设备越来越多，即系统设备容量增大，从而导致电力系统的电压增大，需要利用高压设备调节电能的供给，方可保证电力系统各设备的稳定性与安全性。因此，高压设备运行的检测技术，不但要保证具备在线检测的能力，还要体现出较强的科学性和可操作性，进一步配合电力系统，实时掌握高压设备的运行状态。

1局部放电概述

1.1局部放电产生原因

局部放电是指高压设备中电介质的局部区域在电场作用下发生气体放电现象。在高压设备中，电场强度较大的位置，例如，电缆终端、绝缘子表面、绕组内部等，容易形成局部放电。高压设备的绝缘材料随着高压设备的使用时间不断增长，绝缘材料会因为环境因素、电压、电流等原因而老化，可能存在气泡、裂纹、异物等瑕疵或缺陷，绝缘材料的绝缘能力大大减弱，从而导致高压设备局部电场集中，引起局部放电。同时在高压设备中，由于电介质形状和电极布局的不同，电场分布会出现不均匀性，如在变压器绕组的末端或绝缘子表面，由于电场的集中，容易形成局部放电。此外，在高压设备的使用中，由于振动、温度变化等因素，绝缘材料可能会出现变形或移位，导致绝缘介质分布不均匀，容易引起局部放电。

1.2局部放电类型

1.2.1内部放电

在高压电气设备内部，当电场强度达到一定值时，就会发生放电现象。而当电场强度继续上升并达到击穿场强时，整个绝缘结构就会被击穿。这种现象会导致高压电气设备失效，甚至引发火灾、爆炸等严重后果。为了避免高压电气设备内部放电现象的出现，需要在制造和安装过程中，严格控制工艺，并采用先进的绝缘材料。在制造过程中，需要注意各种绝缘结构的浇筑、挤制、层绕等过程，确保绝缘结构的质量。同时，在安装过程中，需要严格按照规范进行操作，避免出现绝缘结构的损坏或老化。此外，定期检查和维护高压电气设备也是非常重要的。定期检查可以及时发现绝缘结构中的问题，保证设备的正常运行。而维护工作则可以延长设备的使用寿命，并降低设备失效的风险。

1.2.2电晕放电

高压电气设备中的电晕放电是指带天体表面在气体及液体介质中出现的局部放电现象。在高压电气设备中，常常会出现电晕放电的问题，如开关柜线缆接头、变压器母线等设备。电晕放电的出现会导致设备的老化和损坏，同时也会影响设备的正常运行。电晕放电主要发生在尖端电极周围，当电场强度超过一定值时，就会出现电晕放电的情况。电晕放电的出现不仅会产生噪声和电磁干扰，还会产生臭氧等有害物质，对人体健康造成威胁。为了尽可能减小电晕放电的可能性，在设计电力设备时应该避免尖端电极的出现，采用光滑的表面来减小电场强度，可采用金属套或者防电晕管等措施来减小电晕放电的出现。此外，可通过定期检查和维护设备及时发现和排除电晕放电的问题，保证设备的正常运行。

2高压设备强电局部放电在线检测技术应用

2.1智能传感器的应用

智能传感器在配电网中的应用越来越广泛。这些传感器可以监测线路的电流、电压、频率、功率因数等参数，提供实时数据用于故障分析和运营管理。其主要应用包括：一是实时数据监测。智能传感器的关键功能之一是实时数据监测。这些传感器可以即时捕获电力系统的各种参数，包括电流、电压、频率等，以确保系统运行在稳定的状态下。这些实时数据对运营人员来说是宝贵的资源，使他们能够实时了解系统的性能和状态，及时采取必要的措施，以保持系统的可靠性和稳定性。二是远程监控。智能传感器通常与通信系统集成，从而实现远程监控功能。这意味着运营人员可以随时远程访问和监测分布式电力系统，无需亲临现场。这不仅提高了运营的便捷性，还降低了巡检和维护的成本，使维护更加高效和经济。三是数据分析。传感器捕获的大量数据可以通过数据分析方法得以充分利用。数据分析可以帮助发现潜在问题，例如异常波形、电流不平衡等，提前识别故障迹象。同时，通过对历史数据的分析，还可以进行故障模式识别和预测，帮助运营人员制定更加智能的维护策略，提高电力系统的可靠性和效率。

2.2高压设备状态监测

高压设备状态监测技术主要关注变压器、开关设备和电缆等高压设备的运行状态。这些设备的状态对整个配电网的稳定性至关重要。高压设备状态监测技术可以监测并提供以下关键信息：一是电流和电压波形分析。监测电流和电压波形的变化，识别潜在的电气故障，如过电压、过电流和短路。二是温度监测。实时监测设备的温度，防止设备过热，避免绝缘老化和设备损坏。三是湿度监测。对于某些设备，如变压器，湿度监测可帮助预防绝缘失效。四是振动监测。通过振动传感器监测设备的振动，以提前发现机械故障。

2.3系统硬件设计

高压设备带电在线检测技术系统的硬件设计，内容为：传感器、采集传输模块两项，内容如下。传感器：高压设备带电在线检测技术在现场环境中，所能检测到的电流信号非常微弱，进而对所测绝缘介质损耗相位精度要求较高。例如：设备周围环境较为复杂，从而导致的检测信号被外界干绕，传感器无法精准检测到对应信号。此外，在使用传感器对被测设备进行检测时，需要与被测设备之间保持一定的距离，避免直接接触产生电气干扰。因此，本次设计的系统，当中的传感器设计，采用精密度较高的泄露电流传感器，方式为差动比较及深度负反馈融合，以坡莫合金为铁芯，使用特征标定法和匝数补偿法，相位误差值小于且不等于1。采集传输模块：采集传输模块分为信号的采集和数据传输两项，首先是信号采集，本系统采用数字化工频测量法，在对电网频率测量过程中，通过检测模拟工频信号的方式，以数字域中的位置相位为参照，获取的信号对应的位置信息。同采用FFT谱线，使其能够与参考的信号频率保持在同一水平上，防止出现栅栏效应和泄露误差。而信息采集的承载硬件选用FPGA实现。其次是数据传输，数据传输设计选用的技术为GPRS和Zigdee融合后的技术，该技术不但有效处理高压设备的磁场干扰问题，还能提高数据传输过程的稳定新和实时性，致使系统的智能化与自动化得到较大提升

结束语

综上所述，高压设备强电局部放电在线检测技术可保障高压设备的安全运行，及时发现设备内部的强电局部放电现象，减少设备的故障率，延长设备的使用寿命。为此需要灵活应用局部放电在线检测技术，推动电力系统的安全稳定运行，为电力行业的发展提供有力的技术支持。

参考文献

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