摘要：电力系统过电压会对电气设备绝缘造成严重的危害。局部放电检测是电力系统运行维护管理的重点内容，在智能传感器技术的快速发展下，目前多种带电检测手段已经在电力设备局放检测中得到应用。本文就综合应用多种带电检测手段确诊设备局部放电缺陷展开探讨。
关键词：带电检测手段；设备局部放电；缺陷诊断；综合应用
引言
局部放电是指绝缘系统中部分被击穿的电气放电，可以发生在高压导体附近，也可以发生在其他位置。设备在绝缘劣化前期，往往都存在局部放电现象，虽然局部放电只是绝缘局部发生击穿，但每次放电会对绝缘产生损伤。若局部放电长期存在，必将会影响设备的主绝缘电气强度。严重情况下可造成设备绝缘击穿放电，造成设备损坏。
1工频下的局放特性
理论上，绝缘内部放电在工频正、负半波是对称的，具有可重复性，但是每种类型放电的图谱都有其明显的特点和较大的差异。通常介质内部的气隙放电在工频正负两个半周内基本是相同的，同时气隙放电过程中会有一些相应气体分解物产生。针板放电则是首先在工频负半周出现放电较为密集的小幅值放电，随着电压的升高在工频正半周则会出现少量大幅值放电。此处以沿面放电类型为例进行阐述。沿面闪络是电气设备常见的绝缘事故。该模型局部放电起始电压和闪络电压之间差距较大，便于研究其局放特性。沿面放电模型的高压电极与绝缘交界面的三结合处场强集中是导致沿面放电初始电子发射的主要原因；三结合处的场强大小随绝缘的厚度增大而减小；放电幅值小，次数少，放电较弱，正半周放电大而稀，负半周放电小而密，负半周的放电次数比正半周多，放电主要集中在工频的波峰和波谷处，随着电压的升高放电区域会像左移，放电次数变多，放电幅值变大，在放电末期，正负半周的放电重复率大致相当。
2多种带电检测手段在设备局部放电缺陷确诊中的综合应用
2.1红外检测发热缺陷
2016年5月11日，某110kV变电站#1主变压器停电检修前，开展#1主变压器及各侧设备的红外测温，为停电精确定位设备发热缺陷提供依据。测量过程中，发现主变压器10kV侧避雷器引下线与母线桥连接部位存在温度异常的现象。红外测温时，设备的运行方式是主变压器10kV侧310断路器处于热备用状态，#2主变压器带全站10kV系统负荷，此时#1主变压器10kV侧无负荷电流流经，因此该处发热属于电压致热型缺陷。从红外热像图谱分析，红外成像仪测量得到的C相母线桥与避雷器引线连接部位的温度为26.7℃，而其他两相相同部位都只有24℃左右，温差超过2K，参考DL/T664—2008《带电设备红外诊断应用规范》电压致热型设备的判断依据，当温差达到2K时即可判断设备存在严重的缺陷。
2.2根据设备局部放电诊断结果进行停电检修和处理
根据红外测温技术和超高频局部放电检测技术的检测结果，可以初步判断设备存在悬浮放电缺陷，其产生的能量是引起设备发热的主要原因。需要对存在问题的1#主变压器进行停电检修，重点检查母线桥和避雷器引线的连接部位，通过现场检查可以发现，其连接部位螺栓、螺母处已经出现明显的烧灼痕迹，而且内部存在热塑套碎屑。这主要是由于在母线桥安装避雷器引线时，未对母排的热塑套进行剥离，强行拧入螺栓，导致螺栓在旋入母排时对热缩材料造成挤压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样一来，母排和螺栓的连接不牢靠，容易产生悬浮电位，在局部放电过程中，导致温度异常升高，被红外测温传感器捕捉，出现图谱异常现象。在停电检修后，通过对缺陷部位进行处理，清除热塑套的残余部分，并更换孔径适中的螺栓。重新投入运行后，未发现放热现象，超高频检测也未发现电信号异常，说明设备局部放电缺陷得到了有效解决。
2.3综合运用多种带电检测手段对全封闭组合电器局放缺陷进行检测
下面以SF6全封闭组合电器的局部放电检测问题为例，探讨多种带电检测手段的综合应用策略。首先从SF6全封闭组合电器的使用特点来看，其占地面积小、抗干扰能力强、运行维护管理较为便捷，已经在变电站中得到广泛应用。SF6全封闭组合电器的设备故障问题主要是内部绝缘问题引起的，伴随着电、声、光、机械振动、化学变化等现象。可综合采用超高频、超声波、SF6组分测试技术等，对其故障问题进行检测和排除。而上述应用到的红外测温技术，由于不适合检测设备内部故障问题，所以不予选择。在SF6全封闭组合电器出现局部放电故障时，主要是由于制造工艺、安装工艺存在缺陷，设备在长期运行中出现老化，设备内部存在缺陷问题等原因导致的。具体包括以下几种缺陷类型，一是绝缘结构缺陷，比如在盆式绝缘子的内部或导体交接处气隙存在绝缘缺陷。二是绝缘表面存在残留的金属颗粒，这主要是制造和安装缺陷导致的。三是导体表面或外壳表面存在毛刺，容易引发电晕放电，并导致绝缘部分被击穿。根据SF6全封闭组合电器设备的局部放电缺陷特点，可以综合采用以下几种检测手段进行诊断和处理：（1）超高频局放检测技术，这是目前SF6全封闭组合电器局放检测采用的普遍方法，可利用超高频传感器对局部放电脉冲激发的电磁波信号进行搜集，并利用智能传感器的转换功能，将其转化为电信号，直接分析设备局部放电的严重程度。（2）超声局放检测技术，在设备出现局放问题时，会产生超声波脉冲，可对其纵波、横波、表面波进行检测。对于SF6全封闭组合电器而言，沿SF6气体传播的纵波以球面波形式向四周传播。一般横波在固体中的衰减较小，可沿绝缘子或金属件传至外壳，并通过在外壁设置压敏传感器检测外壳超声波信号，对设备内部可能存在的局放问题进行判断。（3）SF6气体检测技术，在SF6全封闭组合电器设备内部出现局放问题时，会导致SF6气体分解，可对其进行取样分析，判断设备内部局放现象的具体情况。对SF6气体进行检测可利用各种检测仪器检测其纯度和湿度，并确定分解物成分及有害成分，根据检测结果判断设备局部放电的严重程度。但是该方法无法实现长期监测，可以利用上述方法发现设备局部放电问题后，利用该方法进行验证，提升测量结果的可靠性。
结语
以往对于电气设备局部放电特性和击穿特性研究主要集中在电气设备受到单独的工频电压或冲击电压作用的情况下，对于多电压联合作用下的局部放电特性和击穿特性鲜有研究，然而实际中电气设备在运行过程中往往是同时承受多种电压，因此，研究多电压联合下的局部放电特性更能与电气设备的实际运行情况相契合。综上所述，针对不同的设备局部放电缺陷问题，可以选择和使用多种带电检测技术进行检验，通过发挥各种先进的智能传感器的作用，及时发现设备存在的异常现象，并诊断出局部放电部位和类型。通过综合运用不同带电检测技术，不仅可以提高检测结果的可靠性，还能够为确诊后的设备检修提供更加详细的参考信息，从而节省停电检修时间，保证电力的稳定供应。
参考文献:
[1]金天一.变压器多源混合放电模型下局部放电的联合辨识方法研究[D].上海电机学院,2018.
[2]刘磊,朴文泉,刘振国,葛志杰,杨洋.GIS设备局部放电定位技术与现场应用[J].电工电气,2018，(01):38-42.
[3]刘俊翔,莫文雄,栾乐,黄炎光,覃煜,崔屹平.一起基于在线监测与联合诊断的GIS局部放电缺陷分析[J].高压电器,2017,53(12):247-252.
论文作者:杨力源,李连众,岳帅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：局部论文; 设备论文; 缺陷论文; 组合论文; 电压论文; 测温论文; 全封闭论文; 《电力设备》2019年第6期论文;