輸變電設(shè)備金屬材料及檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)

國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司池州市貴池區(qū)供電公司調(diào)控分中心的研究人員朱亞平，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，檢驗(yàn)設(shè)備能否正常運(yùn)行的主要方式是帶電檢測(cè)。

簡(jiǎn)要分析我國(guó)電網(wǎng)帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，探究電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)，說(shuō)明帶電檢測(cè)技術(shù)整體的使用范圍、技術(shù)要求、綜合水平、數(shù)據(jù)分析情況、以及存在的問(wèn)題等等，后續(xù)制定相對(duì)完善的管理意見，促進(jìn)輸變電設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)水平提升，為今后的檢驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展水平正在提升，相應(yīng)的容量也在不斷擴(kuò)大，未來(lái)將會(huì)對(duì)基本的安全性提出更高的要求，但是傳統(tǒng)管理方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)存在諸多不足。預(yù)防性實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中需要按照特定的周期實(shí)施，不能準(zhǔn)確找出電氣設(shè)備存在的問(wèn)題，整體的管理狀況也無(wú)從知曉，運(yùn)行環(huán)節(jié)會(huì)和檢測(cè)結(jié)果之間存在較大的差距，所以不能作為有效的理論依據(jù)分析設(shè)備狀態(tài)以及最終結(jié)果[1]。

從各項(xiàng)管理技術(shù)、方法的完善，電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)整體水平也在不斷提升。帶電檢測(cè)通常需要有專業(yè)的設(shè)備作為主要支撐，另外實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該對(duì)基本的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分析、處理等等，完成整體的帶電審核檢驗(yàn)，此種方式能夠檢測(cè)短時(shí)間的基本情況，和長(zhǎng)期檢測(cè)存在一定不同之處。

全面分析帶電檢測(cè)技術(shù)，可以了解電力設(shè)備存在的各種問(wèn)題，采取有效的方式進(jìn)行處理，避免影響后續(xù)正常工作，最大限度挽回對(duì)于企業(yè)造成的損失以及不良影響。關(guān)于資料信息的收集，應(yīng)該分析電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)，了解使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的矛盾等，制定有效的管理政策，促進(jìn)整體發(fā)展[2]。

1電網(wǎng)輸變電設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

1.1變壓器帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

電網(wǎng)進(jìn)行變壓器帶電檢測(cè)使用到的方式主要有溶解氣體分析、紅外檢測(cè)、接地電流檢測(cè)、以及放電檢測(cè)等等。目前應(yīng)用范圍比較廣的是紅外檢測(cè)，能夠檢驗(yàn)變壓器出現(xiàn)的故障，包括發(fā)熱檢測(cè)，同時(shí)溶解其他分析已經(jīng)成功使用在各個(gè)領(lǐng)域，可以說(shuō)是百分百的使用率[3]。

剩余的幾種檢測(cè)方法，因?yàn)楦髯跃邆涞膬?yōu)勢(shì)不同，實(shí)際情況也存在一定差異。

1.1.1帶電局部放電檢測(cè)

經(jīng)過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年9月電網(wǎng)公司使用的10kV及以上主變壓器總共有3460臺(tái)，帶電檢測(cè)的主變壓器為260臺(tái)，整體的利用比例為8%；實(shí)施局部放電檢測(cè)管理之后，發(fā)現(xiàn)自身設(shè)備存在問(wèn)題的主要有2臺(tái)[4]。

結(jié)合不同的電壓等級(jí)進(jìn)行判斷，500kV主變壓器帶電局部放電檢測(cè)應(yīng)用范圍以及全面覆蓋；220kV主變壓器帶電局部放電測(cè)試所占的比重為5%；110kV主變壓器帶電局部放電測(cè)試應(yīng)用所占的比重最低，為0.3%，詳情看圖1。

圖1不同電壓等級(jí)下變壓器局部放電帶電測(cè)試應(yīng)用情況

電網(wǎng)公司管理過(guò)程中主要使用的是主變壓器局部放電檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)放油閥內(nèi)部的高頻探頭完成整體的放電測(cè)試。傳感器在整個(gè)過(guò)程中可以借助排油閥以及濾油閥實(shí)施安裝建設(shè)，倘若出現(xiàn)無(wú)法安裝等問(wèn)題，將會(huì)直接影響最終放油閥的檢測(cè)[5]。針對(duì)這種情況可以選擇超高頻局部放電進(jìn)行測(cè)試研究，主要方法是超生檢測(cè)。

整體分析，主變壓器進(jìn)行局部放電管理需要有專業(yè)人員執(zhí)行操作，同時(shí)對(duì)于操作人員的專業(yè)技術(shù)水平、專業(yè)知識(shí)、管理經(jīng)驗(yàn)等都有一定的要求，但是此前并沒(méi)有完善的管理體系進(jìn)行約束，主變壓器進(jìn)行局部放電管理的應(yīng)用水平不高。

變壓器帶電局部放電檢測(cè)需要借助超高頻以及超聲波進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)整體效果良好，能夠全面處理主變壓器存在的絕緣缺陷，避免各種矛盾、問(wèn)題的產(chǎn)生等等，后續(xù)應(yīng)該提升整體的推廣水平[6]。

1.1.2鐵心接地電流檢測(cè)

主變壓器鐵心接地電流整體的變化主要受電壓的影響，詳情看圖2。220kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重最大，高達(dá)87%；500kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重為53%；110kV主變壓器應(yīng)用鐵心接地電流所占的比重最低，為50%[7]。由此可得鐵心接地電流在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都比較普遍。

圖2不同電壓等級(jí)下變壓器鐵心接地電流測(cè)試應(yīng)用情況

鐵心接地電流的檢測(cè)相對(duì)比較簡(jiǎn)便，對(duì)于專業(yè)技術(shù)人員的要求水平也不高，同時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)主變壓器等地方出現(xiàn)問(wèn)題能夠有效應(yīng)對(duì)，這就是鐵心接地電流檢測(cè)能夠成功應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵因素。

隨著時(shí)間的推移，鐵心接地電流各項(xiàng)檢測(cè)缺乏專業(yè)的依據(jù)，整體操作也沒(méi)有完善的管理規(guī)范約束，維修人員對(duì)于設(shè)備的檢驗(yàn)評(píng)估沒(méi)有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參照，都是根據(jù)廠家提供的意見做出判斷，經(jīng)常容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析不合理，數(shù)據(jù)不完整等問(wèn)題[8]。

1.2電容型設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

電容型設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)整體的利用水平不高，多數(shù)設(shè)備管理都是使用接地結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，不同檢測(cè)方法最終都要通過(guò)接地導(dǎo)線做出調(diào)整，才能正確規(guī)避末屏受潮等問(wèn)題，保證基本的安全性。

除此之外分析存在的各種矛盾，因?yàn)殡娙菪驮O(shè)備整體的帶電檢測(cè)水平不高，使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定等情況，容易造成檢驗(yàn)缺陷，不利于整體發(fā)展。

電容型設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)具體分析應(yīng)該按照電壓等級(jí)做出判斷，具體情況看圖3。

500kV主變壓器套管帶電檢測(cè)應(yīng)用所占的比重最大，為5.7%；110kV和220kV主變壓器套管帶電檢測(cè)應(yīng)用二者所占的比重以此是1.7%和1.5%[9]。110kV電容式電壓互感器及耦合電容器帶電檢測(cè)應(yīng)用占據(jù)的比重最大，為4.4%；220kV帶電檢測(cè)應(yīng)用占據(jù)的比重是4%，550kV應(yīng)用設(shè)備所占比重最少，是3.6%。

分析電流互感器可以得出的信息是110kV設(shè)備整體利用比重最大，是5.3%，220kV設(shè)備所占的比重為4.1%；500kV設(shè)備還沒(méi)有實(shí)行帶電檢測(cè)[10]。

圖3容性設(shè)備各電壓等級(jí)帶電測(cè)試應(yīng)用情況

1.3開關(guān)柜帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

如今公司關(guān)于開關(guān)柜設(shè)置的有56900面，多數(shù)都是借助地電波進(jìn)行局部問(wèn)題分析探究，成功進(jìn)行檢測(cè)的開關(guān)柜有55300面，所占應(yīng)用比例為97.2%。使用超聲波進(jìn)行檢驗(yàn)開關(guān)柜的有55300面，所占的比重為97.2%。使用紅外線技術(shù)做出檢測(cè)的有51000面，整體的應(yīng)用比例為89.6%[11]。

關(guān)于各項(xiàng)缺陷問(wèn)題探究，紅外檢測(cè)技術(shù)出現(xiàn)問(wèn)題的頻率比較高，最高為260次。超聲波進(jìn)行局部范圍內(nèi)的放電檢測(cè)出現(xiàn)缺陷的可能性比較小。

正常10kV以上的電壓開關(guān)柜帶電檢測(cè)等級(jí)都是按照特定的要求判斷，最終的處理結(jié)果詳情看表1的內(nèi)容。局部放電檢測(cè)技術(shù)以及紅外檢測(cè)技術(shù)對(duì)于基本的開關(guān)柜要求比較高，覆蓋范圍也比較廣，涉及到的領(lǐng)域有很多。

但是使用20kV開關(guān)柜整體數(shù)量比較有限，對(duì)應(yīng)的應(yīng)用水平也存在諸多問(wèn)題。35kV開關(guān)柜提供的帶電檢測(cè)技術(shù)以及總體水平相對(duì)不足。

表1不同電壓等級(jí)開關(guān)柜帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.4隔離開關(guān)帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

當(dāng)前電網(wǎng)設(shè)置的運(yùn)隔離開關(guān)總共有26990組，借助紅外線技術(shù)檢驗(yàn)隔離開關(guān)的有26340組，整體的應(yīng)用比例為97.6%。使用紫外線進(jìn)行檢測(cè)的隔離開關(guān)為480組，應(yīng)用比例為1.8%。由此可以得出的結(jié)論是紅外線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣。

針對(duì)存在的問(wèn)題做出判斷，紅外線技術(shù)在使用過(guò)程中出現(xiàn)失誤的次數(shù)為1400，證明紅外線檢測(cè)技術(shù)整體利用水平比較高[12]。因此紫外線技術(shù)的使用范圍有限，沒(méi)有在整個(gè)范圍內(nèi)全面落實(shí)，關(guān)于有效性還需要進(jìn)一步分析。

隔離開關(guān)帶電檢測(cè)技術(shù)根據(jù)不同的電壓等級(jí)做出區(qū)分，詳情看表2。由于紅外線技術(shù)的使用范圍比較廣，利用效率也比較高。紫外線整體利用效率十分有限，同時(shí)使用范圍比較小，雖然在500kV占據(jù)的比重加大，但是仍然無(wú)法和紅外線進(jìn)行對(duì)比。

1.5 GIS帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況

關(guān)于GIS帶電檢測(cè)技術(shù)的分析，其中存在5100個(gè)間隔，具體的帶電檢測(cè)技術(shù)管理現(xiàn)狀看圖3。紅外線檢測(cè)管理方式作為有效的，同時(shí)整體的使用領(lǐng)域非常廣；SF6氣體濕度、氣體分解物的檢測(cè)應(yīng)用范圍也非常廣，同時(shí)局部放電檢驗(yàn)過(guò)程中，使用超聲檢驗(yàn)的比重為87%，超高頻的檢測(cè)所占比重為84%；SF6氣體泄露通過(guò)紅外線成像是最新研發(fā)的一種方式，在諸多領(lǐng)域都取得了很大進(jìn)步，整體覆蓋水平為6.1%

表2不同電壓等級(jí)隔離開關(guān)帶電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

綜合實(shí)際檢測(cè)問(wèn)題做出判斷，SF6氣體泄漏紅外成像能夠技術(shù)發(fā)現(xiàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，這對(duì)于整體發(fā)展起到很大的幫助，使用此種方式能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)存在的漏洞，同時(shí)采取有效的方式處理。

SF6氣體濕度分析以及SF6氣體產(chǎn)物分析存在很多問(wèn)題，但是這兩種方式依然在整個(gè)過(guò)程中占據(jù)重要地位。局部放電使用過(guò)程中會(huì)有諸多因素限制，出現(xiàn)的問(wèn)題也非常明顯，都可以借助超高頻的方式完成。

在整個(gè)過(guò)程中還可以利用不同方式推動(dòng)整體進(jìn)步，借助外部絕緣結(jié)構(gòu)實(shí)施GIS測(cè)驗(yàn)，推動(dòng)整體的發(fā)展，對(duì)于不同的測(cè)試管理提出幫助，分析設(shè)備的內(nèi)部變化，中心導(dǎo)體熱輻射能夠降低外殼的問(wèn)題，同時(shí)減少紅外測(cè)試整體的靈敏性問(wèn)題。

2 帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

2.1 某變電站TA故障情況分析

2016年3月8日中午，在對(duì)某變電站進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)530電流互感器C相膨脹器與本體連接處熱點(diǎn)溫度為58.2℃，A，B兩相均為18℃。3月9日對(duì)該臺(tái)互感器取油樣進(jìn)行色譜檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)油中總烴、乙炔、氫氣含量已嚴(yán)重超標(biāo)。

繼續(xù)對(duì)該臺(tái)電流互感器進(jìn)行了紅外測(cè)溫，其C相膨脹器與本體連接處熱點(diǎn)溫度達(dá)到了95℃(如圖4)，A，B兩相均為30℃，判定為危急缺陷，立即進(jìn)行停電處理。

圖4 故障TA紅外測(cè)溫情況

通過(guò)對(duì)該互感器C相進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻、高壓介損測(cè)試等各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果可知，除了一次繞組直流電阻值較正常值偏大外均無(wú)異常，解體檢查發(fā)現(xiàn)該電流互感器2組一次繞組與出現(xiàn)接線端子處分別都存在嚴(yán)重?zé)频暮圹E，綁帶已松開(如圖5)。

圖5 一次繞組與出現(xiàn)接線端子處綁帶

在拆除該電流互感器上均壓環(huán)后，將一次繞組與出線接線端子處的螺帽進(jìn)行擰緊加固處理，重新測(cè)量的一次繞組直流電阻值為99.0μΩ。綜合解體前各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果和紅外測(cè)溫結(jié)果，判斷故障原因?yàn)橐淮卫@組與出線接線端子處螺絲松動(dòng)，造成接觸不良，導(dǎo)致該處接觸電阻過(guò)大，產(chǎn)生發(fā)熱。

2.2 某110kVGIS變電站TV故障分析

2016年10月，在對(duì)某110kVGIS變電站進(jìn)行普測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)母線TVB相內(nèi)部有局放聲音，開口電壓達(dá)10V。通過(guò)采用超高頻測(cè)試儀器結(jié)果的對(duì)比及分析，初步判定母線TVB相內(nèi)存在局部放電，通過(guò)圖譜顯示電位懸浮故障連續(xù)模式中有效值和峰值都會(huì)增大，信號(hào)穩(wěn)定，而100Hz相關(guān)性明顯，50Hz相關(guān)性較弱，判斷為懸浮電位放電(如圖6，7)。

圖6 超聲局放連續(xù)圖譜

經(jīng)驗(yàn)表明，電位懸浮一般發(fā)生在開關(guān)氣室的屏蔽松動(dòng)，TV/TA氣室絕緣支撐松動(dòng)或偏離，母線氣室絕緣支撐松動(dòng)或偏離，氣室連接部位接插件偏離或螺母松動(dòng)等。經(jīng)更換拆除后，解體發(fā)現(xiàn)連接導(dǎo)體棒的螺紋緊固處松動(dòng)，取下導(dǎo)體及均壓罩發(fā)現(xiàn)大量白色粉塵。

圖7 超聲局放相位圖譜

3 開展輸變電帶電檢測(cè)工作的建議

3.1 加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，規(guī)范儀器設(shè)備管理

當(dāng)前帶電檢測(cè)設(shè)備眾多，有效性和可靠性良莠不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，需要制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儀器選型、使用和維護(hù)進(jìn)行規(guī)范。

3.2 著手?jǐn)?shù)據(jù)采集，完善帶電檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)采集是帶電檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)所在，大力開展設(shè)備普測(cè)工作，依托海量數(shù)據(jù)建立檢測(cè)信息化平臺(tái)，為設(shè)備全壽命資產(chǎn)管理提供有效判據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)備實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善帶電檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 建立專家隊(duì)伍，加大儀器配置力度

開展相關(guān)培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)交流，推廣先進(jìn)工作經(jīng)驗(yàn)，造就一支高水平的專家隊(duì)伍。針對(duì)220kV及以上變壓器(電抗器)、GIS設(shè)備、SF6斷路器及互感器等變電主設(shè)備，加大相對(duì)成熟的檢測(cè)儀器配置力度，提高設(shè)備普測(cè)效率，提高故障定位精度。

3.4 結(jié)合在線檢測(cè)，深化狀態(tài)檢修工作

結(jié)合在線檢測(cè)工作，擴(kuò)充帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)全面覆蓋，形成信息化的狀態(tài)檢修決策系統(tǒng)。結(jié)合輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，制定設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范、檢驗(yàn)規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立健全覆蓋設(shè)備例行試驗(yàn)、診斷試驗(yàn)和在線監(jiān)測(cè)等各種技術(shù)手段的狀態(tài)檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

4 結(jié)語(yǔ)

文章重點(diǎn)分析電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備檢測(cè)研究，掌握帶電檢測(cè)技術(shù)的整體發(fā)展方向，全面分析各種問(wèn)題，帶動(dòng)整體管理技術(shù)的提升，制定有效的發(fā)展規(guī)劃。帶電檢測(cè)技術(shù)在電網(wǎng)公司的應(yīng)用非常廣，同時(shí)還可以為公司的建設(shè)發(fā)展提供一定依據(jù)，為今后的穩(wěn)定發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)，推動(dòng)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定。

實(shí)際過(guò)程中帶電檢測(cè)也存在一定的約束，因?yàn)檎麄€(gè)工程項(xiàng)目過(guò)于龐大，技術(shù)領(lǐng)域存在一定不足，輸變電裝置帶實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)存在諸多問(wèn)題，需要有各項(xiàng)技術(shù)作為支撐，提升整體的建設(shè)門檻，推動(dòng)相關(guān)性能的完善發(fā)展，確?；镜臋z測(cè)數(shù)據(jù)不受影響。

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