带电检测工作一般指在设备运行状态下,采用便携式检测工具对带电设备进行检测,以获取设备的电气、物理、化学等特征量。
带电检测的目的是采用有效的检测手段和分析诊断技术,及时、准确地掌握设备运行状态,保证设备的安全、可靠和经济运行。有别于在线监测,带电检测的检测周期长,但准确率更高,具有投资小、见效快的特点,适合当前我国电力生产管理模式和经营模式。带电检测技术的全面深入应用有助于提前发现电力设备潜伏性隐患,有针对性地采取措施,避免设备事故的发生,节省人力、物力,避免由检修时间较长所造成的经济损失,从而取得良好的经济效益(粟永江,2014)。与常规的例行试验相比,带电检测具有以下优势:①无须停电,不影响设备的可靠性;②试验状态(作用电压、温度等)与运行相符,能发现特定条件下才暴露的缺陷;③技术投资少,对设备影响小,应用灵活,因此获得了广阔的发展空间。
现阶段,带电检测技术最广泛应用于变压器状态检测领域。根据变压器带电检测原理,变压器带电检测主要有高频局部放电信号检测、油色谱特征分析、紫外成像检测等、红外热像检测等。
高频局部放电信号检测通过监测电力设备运行过程中释放的高频声波信号来判断设备是否存在局部放电故障。此类检测方法使用的传感器装有一个磁化后的线圈,这种线圈对电力磁场及高频信号敏感度很高,当设备发生局部放电故障后,产生的电磁脉冲会在电流传播方向上产生磁场及放电信号,传感器检测到这些信号后上传给设备管理人员进行分析,判断信号是否与局部放电特征相符。一般情况下,设备管理人员通过PRPD(Phase Resolve Partial Dischange,相位分辨局部放电)图谱和等效频率-等效时长图进行判断。PRPD图谱能够反映高频电流绝对值大小和相位,设备管理人员通过该图分析高频局放电流在哪个相位集中,其幅值是否超过额定要求,以及出现的次数等,以此为依据判断局放是否属于正常以及局放类型。等效时频域判断图将高频局放电流信号进行时域和频域变换,设备管理人员计算得到每个脉冲的等效频率和等效时间后,与标准故障图谱进行对比,判断属于什么类型的故障(钟圆美惠,2020)。
油色谱特征分析采用国家标准推荐的三检测器流程,一次进样即可完成绝缘油中溶解气体组分(包括氢气、氧气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳)含量的全分析。根据这些特征气体的含量,可以分析油浸式变压器设备故障类型、严重程度。目前采用的分析手段主要是三比值法,通过将气体含量按比值进行编码,把CH 4 /H 2 、C 2 H 4 /C 2 H 6 、C 2 H 2 /C 2 H 4 三个比值按照比值大小设定为0、1、2,然后通过一个由0、1、2三个值组成的三位数的编码进行故障诊断。
目前,我国对变压器油中溶解气体的带电检测技术已十分普及。以浙江省为例,截至2016年9月,浙江电网已经实现220千伏及以上电压等级变压器油中溶解气体监测全覆盖,浙江电网3400余台110千伏及以上主变的试验数据、主变运行三侧电流、三侧电压、顶层油温、气象环境(含温度、湿度、雷电流幅值、雷电流分布)均已经进入变压器管控系统,形成油中溶解气体带电检测数据报告9万份。这些数据为分析设备状态变化趋势、实现设备故障智能诊断提供了坚实的数据基础。
紫外成像检测主要面向设备局部放电故障检测。电力设备发生局部放电时会将周围的氮气电离,电离过程中会产生紫外光波段的波。紫外成像检测通过捕获紫外光波并分析光子特征,实现设备局部放电故障判断。紫外成像检测能有效识别套管破损及设备存在毛刺的部位。在检测时,需要将紫外成像仪尽可能接近设备发电部位,在安全情况下进行拍摄,并对数据进行预处理,将其转化为标准距离进行分析判别(钟圆美惠,2020)。
红外热像检测通过红外仪器对设备运行过程中发出的红外辐射进行探测和处理,并将收集到的红外信号转化为电信号和数字信号,通过图像的方式展示设备的温度分布。红外热像检测在电力设备带电检测中主要有两种判断方式:一种是当电力设备表面温度超过一定值时,判断设备的故障类型,即表面温度判别法;另一种是在同类型设备中进行横向对比,通过对比设备之间的相对温差进行故障判断,即相对误差判别法。目前,红外成像检测在变压器设备故障诊断中具有广泛的应用,能够有效地判断变压器的漏磁过大引起的发热、散热或冷却装置故障等。