您好, 访客   登录/注册

状态检测基本原理与应用举例

来源:用户上传      作者:孙佳 张郅昂 肖傲 王珏

  摘 要:文章对状态检测技术基本原理和应用进行分析,选取了某地区220kv变电站电气设备状态检测的三个典型案例进行分析,简述各案例的试验方法和诊断方式,综合诊断故障原因。通过案例分析现阶段状态检测存在的问题,针对现场状态检测项目工作注意事项进行简要分析,为实际工作中存在的主要问题制定相应对策。最后针对状态检测现状,进行总结与展望。
  关键词:状态检测;案例;存在问题;趋势
  中图分类号:TM507 文献标识码:A
  电气设备状态评价正被广泛应用,逐步替代传统停电定期检修方式,是电气设备安全可靠运行的有力保障。
  1 状态检测技术原理
  1.1 特高频局部放电检测技术
  特高频局放检测用宽带高频天线施加到GIS组合电器设备,以检测其内部局放信号,能够检测出GIS组合电器内部局部放电的类型和近似的位置。特高频有内部传感器和外部传感器两种类型。特高频局放检测可以抗干扰、有很好的灵敏性,能够有效地避免300MHz的电晕干扰。
  特高频局放检测试验一般在设备新投运以后,或者设备大修以后,在一个月内进行检测,是对GIS设备本体进行的一次局放检测。如果特高频局放检测到异常情况还不能完全確定,应根据设备的运行状况缩短测试周期,增加信号特征和趋势探测频谱分析[1]。针对GIS组合电器设备运行超过十五年的,应缩短检测周期进行特高频局放检测。
  1.2 超声波局部放电检测技术
  超声波局部放电检测,一类是通过接触的方式达到检测的目的,另一类则不直接接触来检测。在GIS组合电器设备中,超声波纵波沿着六氟化硫气体以球面波的形式向四周传播。显然,这种状态下超声波的能量很强,继而通过设置在GIS设备外壁的压敏传感器收集超声放电信号,并对信号进行分析。检测应确保在GIS组合电器上无其他检修作业进行,额定电压、额定六氟化硫气体、金属壳应是干净和无冰的[2]。进行室外检测时,确保雨雪和其它气候条件下,无噪声干扰GIS组合电器设备。防止室内的强干扰,大型设备的振动影响检测。
  对于已经顺利通过投运验收耐压试验的电气设备,需在1.2Ur/电压和1.0Ur/电压下分别进行超声波局放检测,作为运行数据比对。新设备投运后,要分别于投运一个月内和投运一年时进行局放检测,大修后的设备检测时间与新投运设备一致。例行检测周期一般介于6个月到一年之间。
  1.3 暂态地电压局部放电检测技术
  暂态地电压传感器与传统RF耦合电容器相似,暂态地电压传感器壳体既有绝缘功能,又有保护功能。因为开关柜体存在电阻,局放产生的电流行波必然存在损耗,金属柜体表面的暂态地电压不只与局部放电量有关,还与放电的位置、传播的途径、金属柜体内部结构以及断口的大小息息相关。由此无法根据暂态地电压的检测结果推导出局放量的多少,但可近似认为,在某次具体的检测过程中,放电类型与频谱分布确定,使用相同仪器,得到的暂态地电压信号的强弱与放电量成正比关系。
  1.4 红外热像检测技术
  红外线辐射无处不在,波长0.75?m至1000?m的电磁波叫做红外线。红外热像仪是现场试验红外检测中目前为止最先进的仪器,近些年发展速度很快,应用范围较广。
  红外检测金属则受材质、光洁度、颜色和平整度的影响很大,如铜材质发射率高于铝材质,表面光洁发射率越低,深颜色比浅颜色发射率高,平整度越高则发射率越低。
  工作地点经常用到160×120、320×240以及640×480像素等三种规格的像素探测器。测温范围,一般仪器的最大测温范围是-40℃至1000℃。将其分成几个小测温范围,分别是-40℃至120℃、0℃至500℃、350℃至1000℃。在不超过测量范围的情况下,尽量选用低温度范围。在现场一定要选择好范围,否则分析软件不能辨析[1]。
  1.5 紫外热像检测技术
  紫外线是一种不可见光,短波紫外线280nm至100nm、中波紫外线315nm至280nm、长波紫外线400nm至315nm。通过使用紫外热像仪器接收放电产生的太阳日盲区,即电晕、电弧放电产生紫外线,产生的紫外线波长范围介于230nm和405nm之间。太阳输出的240nm至280nm的紫外信号,经处理成像并与可见光图像叠加,以确定电晕位置和强度,这就是紫外线成像技术的基本原理。紫外成像检测器可以检测电晕放电强度,电晕放电的形态、频度以及电晕放电的长度,紫外成像仪在最大增益下,观测到短接绝缘子干弧距离的电晕放电长度。
  1.6 泄露电流检测技术
  避雷器泄露电流检测技术在现场实际工作中是指,测量全电流和阻性电流,通过比对初值和历年数据,以判断避雷器受潮情况和阀片是否存在劣化。全电流是测试线接在计数器上直接测量,相比阻性电流来说,灵敏度不高。阻性电流是经过不同算法得出的数据,相对来说,灵敏度较高,其检测原理也分为很多种类。现在有两类测试电子仪器用于避雷器阻性电流测试。其中,一类不用测运行电压,一类需测量运行相电压。
  2 状态检测技术应用举例
  2.1 某220千伏变电站I母电压互感器超声波局部放电案例
  2016年6月17日发现,该站220千伏I母线C相电压互感器GIS局放图谱异常,存在局部放电情况。因图谱异常,2016年7月10日再次进行超声波局放检测。第二次检测图谱与第一次试验数据图谱基本一致,通过特高频技术检测,没有明显的异常图谱出现。根据图谱显示,决定缩短检测周期观察放电状况的发展。根据超声局放图谱可以推断,虽然图谱显示的放电量比较有限,但长此以往,也将对绝缘材料产生一定的破坏甚至击穿,是电网安全稳定的一大隐患。
  2.2 某220千伏变电站二号站用变避雷器泄露电流案例
  某220千伏变电站二号站用变避雷器型号是YH10WZ2-96/232,2016年4月25日泄露电流测试中,B相避雷器总电流为0.379mA,阻性电流基波峰值为0.047mA,明显高于AC相的测试值。同年6月1日,再次进行阻性电流跟踪测试,发现该避雷器的总电流增长到0.385mA。经过比对AC两相数据以及历史数据发现,AC相无明显变化,而B相的全电流数值变化明显,分析可能是该避雷器内部阀片性能下降造成的。进行红外热像检测,但B相未显示出明显的异常,不过泄露电流测试的数据又指明了B相避雷器存在缺陷。随即对其进行停电试验,发现试验数据较例行试验数据有变化,说明该避雷器已经发生劣化,不能完全满足安全运行的条件。但由于尚未达到无法使用的程度,为了设备安全起见,同年9月进行更换。案例中运用了泄露电流测试、红外成像技术、高压试验方法结合的方式,综合诊断分析了设备的故障,杜绝了避雷器的带病运行。   3 状态检测实际应用中存在的问题
  3.1 红外热像检测存在问题
  红外热像检测过程中,应注意气象条件和日照辐射对其的影响,同时应该注意被拍摄设备视角问题,尤其注意电流致热型设备负荷对热点温度的影响。由于容易散热,电压致热型的电气设备缺陷在其表面不会显示的很明显,温度较低时测得的设备温度较低。
  3.2 组合电器与开关柜检测存在问题
  在平時的状态检测工作中,超声波局放一般不单独使用,和特高频局放配合比较多。二者相辅相成,对状态检测具有重要作用。非接触式超声波局放检测要特别注意,暂态地电压检测易受干扰信号影响。按照带电检测指导意见的要求,开关柜局放应每年完成超声局放检测和暂态地电压(TEV)检测。但从实际开展情况来看,发现缺陷率非常低,应通过增加仪器配置、加大现场检测人员培训力度等方式,提高开关柜检测效率。
  3.3 金属氧化物避雷器检测存在问题
  泄露电流检测能够发现避雷器因内部受潮而产生的内部绝缘下降和氧化锌片的劣化等问题。测试结果易受到环境温湿度、相间杂散电容、谐波、电磁场等外界因素的影响。分析时要综合多次测量结果,判断检测设备的实际运行情况。根据设备现场情况,综合红外和高频检测结果分析判断,必要时则需要停电诊断。
  4 状态检测发展趋势
  基于超高频、超声波和高频脉冲电流法声电联合GIS局放检测技术,联合甄别放电类型,并通过超高频局放源,再进行初步定位。精确定位则需要利用超声信号配合,通过声电联合甄别放电类型。
  光声光谱检测技术是以气体与电磁辐射的光声效应为理论基础。其原理是,油中溶解的气体吸收红外线产生温升,然后释放热能,气体按照比例产生压力波,该压力波强度与所测气体的浓度成比例。
  开关柜的局部放电检测方法,有暂态地电压检测法、UHF检测法、超声波检测法等。同步联合检测方法即将全面应用于开关柜局部放电检测中,三者方法相结合,更能有效检测出开关柜的局放情况。由于变电站布置的开关柜数量较多,对每个变电站的每台开关柜进行检测,工作量大。应采取先普测、后排查的检测策略。
  参考文献
  [1] 张兴萍,徐婷,王鹏飞.带电检测技术的重要意义探讨[J].科技经济导刊,2015(15):81-82.
  [2] 国网技术学院.GIS特高频与超声波局部放电检测[M].北京:中国电力出版社,2015.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15361343.htm