电力设备带电检测技术

电力设备带电检测技术引言1主要带电检测技术2目录31案例分析随着电网规模逐年扩大，设备检修试验工作量急剧增加，由设备检修所带来的经济成本、社会成本也日渐突出，传统的设备试验、检测方法已经制约了电网及公司的发展。电力设备带电检测技术是采用便携式检测仪器，对运行中设备状态量进行现场检测系列技术的统称。带电检测技术突出特点在于可以实现部分输、变、配电设备在运条件下的状态诊断、缺陷部位的精确定位、缺陷程度的定量分析，解决了部分设备运行后没有测试手段的难题，有利于提高设备的可靠性，有利于开展设备状态评价和状态检修。2设备缺陷：声、光、热、电磁异常监测信号：振动、超声波、电磁波、发热、局部放电设备运行在额定电压下，其本体能够表征出“声、光、热、电磁”等特征，这些特征可通过振动、超声波、电磁波、发热、局部放电等状态量来监测；带电检测就是通过监测这些状态量的异动，达到发现设备缺陷的目的。3对输、变、配电设备的状态监测技术重点开展项目有：空间电磁波频谱测试技术、高频局部放电测试技术、振荡波测试技术、超声波测试技术、暂态地电压测试技术、高速示波器精确定位技术、超高频测试技术、油色谱分析技术、红外热成像测试技术、SF6气体分析技术、内窥镜技术等。技术难点在于基于现场检测和应用研究，形成抗干扰、故障定位和故障诊断等电力设备综合检测的方法和技术；工作难度在于需要测试约数万余件设备，处理统计分析大量数据，对发现缺陷的解体分析确认检测技术的有效性。4主要带电检测技术2引言1目录35案例分析主要技术包括：①高频局放监测②相对介质损耗因数③相对电容量比值④在线油色谱分析DGA⑤油中腐蚀性硫分析同时采用超声波监测、空间电磁波频谱分析、红外热成像、紫外成像、高速示波器定位及工业内窥镜作为辅助技术。61电容型设备状态监测技术2开关类设备状态监测技术7主要技术包括：①超高频、射频检测、超声波、频谱分析在检测过程中尝试使用了Pocket-AE对所采集不同信号依据噪声识别技术进行特征性识别，对信号的特征指数进行判断，从而完成对局放信号的分析。②暂态地电压③红外热成像检测④SF6气体微水检测、SF6气体纯度检测、SF6气体有害气体分析等。主要技术包括：①高频局放监测②交叉互联电流监测③电缆光纤测温等技术同时采用超声波监测、空间电磁波频谱分析、高速示波器以及红外热成像作为辅助技术。83高压电缆状态监测技术4配网设备状态监测技术9主要技术包括①OWTS局放监测②暂态地电压监测③超声波等技术同时红外热成像及绝缘测量等作为辅助技术。•主要测试仪器装置10案例分析2引言1目录311主要带电检测技术1变压器缺陷案例在对某站2＃110KV变压器使用TECHIMP测试仪进行状态监测时，发现局放信号，通过采用频谱仪、超声波、超高频、油色谱、红外成像等综合技术对信号搜寻跟踪定位，最后定位在变压器A相电缆桶内存在局部放电。1125典型案例500450400350300250200150100500CH4C2H4C2H6C2H2COCO2H2总烃典型案例13经了解，这台变压器生产厂家是第一次制造电缆出线变压器，为了控制出线部位局方，采用环氧管结构，该环氧管存在质量问题，曾因该环氧管曾经发生过事故。经现场处理，变压器投运后信号消失。14套管与电缆软连接的环氧管存在局部放电典型案例由于该制造厂当时为我公司提供4台变压器，可认定为同家族产品。经测试其他三台，发现个别电缆桶内也存在局放信号。统计4台变压器12只110kV电缆桶有6只有明显的局放信号，因此可认定为家族性缺陷。典型案例缺陷电缆桶152GIS缺陷案例某站110kVGIS设备出厂日期是1997年11月，投运日期为1999年8月30日，共安装运行5个间隔。自运行以来，设备运行情况良好，未出现较大的异常情况。典型案例162月2日和3月16日对110kVGIS设备进行了状态监测工作，未发现异常情况。但9月17日状态监测人员对该站进行的特巡工作中，使用超高频局放检测仪发现134GIS间隔存在异常信号，经分析该异常信号应该是在3月16日至9月17日期间内出现的突发的信号，随后有关技术人员开展了一系列跟踪监测、缺陷定位及分析工作。17典型案例接地刀闸处超高频放电现象三维波形图频域图410MHZ时域图典型案例18根据频谱仪测试，在9月17日时域异常信号为600MHz以上，9月29日时域410MHz时有明显的信号；结合超高频信号与频谱信号的变化特征，在现场采取了排除外界干扰、与同类设备比较等措施，通过连续的监测及相关数据分析，经分析认为在134-4隔离开关内部存在局部放电缺陷，决定解体检查。11月3日在国内某公司对更换下的134-4隔离开关绝缘件、134-47接地隔离开关及绝缘盆子进行了试验、解体及分析工作。典型案例19B相绝缘拉杆空洞实物及X光照片经过车床切削后在B相绝缘传动轴高电位端出现3个孔洞，孔洞1尺寸为：直径2.5毫米，深1.4毫米；孔洞2尺寸为：直径2.8毫米，深1.6毫米；孔洞2尺寸为：直径1.3毫米，深1.0毫米。20对相关绝缘件进行局部放电试验，其结果如下：21通过上述工作认为134-4隔离开关Ｂ相绝缘拉杆存在内部空穴绝缘缺陷，造成运行中产生局部放电现象。部件名称施加电压（kV）局部放电量（pC）厂家出厂值试验规程要求值结论绝缘盆A相151kV2.7≤3pC≤5pC合格绝缘盆B相151kV1.8≤3pC≤5pC合格绝缘盆C相151kV1.7≤3pC≤5pC合格B相绝缘拉杆151kV4.0≤3pC≤5pC按照出厂标准不合格C相绝缘拉杆151kV4.0≤3pC≤5pC按照出厂标准不合格A－C绝缘连杆－－≤3pC≤5pC返厂后，试验前进行厂内工装时损坏3高压电缆缺陷案例22某厂家进口电缆终端在电网投运十余年中，在一个地区共发生6次故障，全国发生17次故障，近两年故障发生频次呈增加趋势。故障均伴随强烈爆炸，对周围设备和人员造成威胁，对电网安全运行带来一定的风险。多次对该进口终端开展了带电局放检测，成功发现多20多异常设备，部分是危急缺陷，给予了及时处理。某变电站3#变联络电缆测试情况高频检测A相接头Techimp高频局放信号，幅值最高5V23113A相电缆仓24113B相电缆仓超高频检测射频检测25113－3＃主变电缆终端A相超声波检测在113－3＃主变电缆终端A相法兰盘与护层保护器连接的螺栓处存在11dB的异常信号；SF6气体分析使用SF6有害气体成份分析仪进行相关检测，无异常数据。26•结论：A相电缆接头内部严重放电，属危急缺陷，必需马上停运。27电缆接头切割后在实验室进行的试验28实验室传统脉冲法电缆接头局放试验29电缆油化验30电缆接头解体情况31定性：家族性缺陷32该批进口电缆终端投入使用集中在1997～2004年期间，应用于110kV及以上的GIS终端或变压器终端，金属应力锥结构。该批终端分布在22个变电站，78路电缆回路，共计139组。普测后危急缺陷11组，严重缺陷2组，一般缺陷17组，无缺陷表征109组。具有典型家族性缺陷特征。主要问题为：•工艺设计不合理形成气隙电缆绝缘增厚处理工艺复杂，对安装质量的要求过于苛刻，带材绕包质量难以保证；关键工艺未做明确质量要求，允许误差范围过大且缺失必要的质量控制、检查手段。•诸多工艺、制造缺陷导致局放发展该终端核心部位电场集中，并存在弹性元件失效、应力锥涂层开裂、密封元件开裂变形等缺陷。4开关柜缺陷案例332月24日，检测人员在对某变电站进行状态监测普测时使用超声波发现35kV开关柜331处有明显的局放超声，且345－5至333开关柜PDL01值大。3月2日状态监测人员在该站使用PDM03对345－5至334开关柜进行了长时间在线检测。对PDM03长期检测的数据分析发现345－5处存在放电异常。并于3月至4月底期间多次对该站35kV柜进行了跟踪检测。典型案例现场使用的仪器是Ultraprobe9000超声波局部放电探测仪34典型案例调度号或开关柜名称有无异音备注（异音地点、频率、dB值）345-5到330之间缝隙处有开关柜后柜处：40KHz，21dB；20KHz，10dB330到331之间缝隙处有开关柜后柜处：40KHz，22dB；20KHz，14dB331到332之间缝隙处有开关柜后柜处：40KHz，25dB；20KHz，16dB332到333之间缝隙处有开关柜后柜处：40KHz，23dB；20KHz，12dB333到334之间缝隙处有开关柜后柜处：40KHz，20dB；20KHz，11dBPDM03在线监测仪探头布置点图典型案例35监测数据图各通道烈度图红色为1＃通道、蓝色为3＃通道36各通道脉冲数图红色为1＃通道、淡红色为12＃通道、绿色为3＃通道5月4日进行停电检查，结合传统试验发现在336－335间穿柜管内簧片变形，进行了更换。发现3处穿柜管内部出现明显局放缺陷，更换了相应的穿柜管；对恢复后的设备进行了相关检测，未发现异常信号，缺陷得到消除。37典型案例3月26日在对某110kV变电站进行气体测试时发先该站所有35kV断路器内SF6气体中有害物质均超出规程要求，详细情况见下表：385SF6断路器缺陷案例典型案例调度号SO2（μL/L）H2S（μL/L）标准3019.880.511为正常1-5为异常5为缺陷30214.180.5634512.270.61319.410.28水分及纯度的测试，测试结果如下：39注：水分要求在250ppm以下；纯度要求97％以上。典型案例调度号SO2含量水分含量气体纯度4月17日4月20日4月28日30113.4μL/L13.87μL/L12.38μL/L420ppm90.0%30216.47μL/L16.37μL/L15.17μL/L460ppm84.9%34515.79μL/L15.4μL/L14.19μL/L425ppm87.6%3110.20μL/L10.37μL/L10.02μL/L363ppm89.4%6月4日将两台退运后的断路器进行解体检查。检查中发现断路器各相下绝缘盆表面存在金属碎屑，并有少量放电痕迹。在对断路器吸附剂的检查中发现部分吸附剂已结成块状，说明吸附剂已经本失去吸附水分和有害物质功能。根据以上情况可以判断处在断路器出厂时装入的吸附剂很有可能已经失效，而且就断路器内留有因操作所产生金属碎屑和绝缘盆表面的放电痕迹来看断路器内必然有少量的放电现象，同时，在断路器内部积攒了大量的有毒气体。已结成块状的吸附剂40下绝缘盆表面有金属碎屑6、电容式电压互感器缺陷案例3月25日，某变电站110kV49CVTA相缺陷：采用TechImp高频局部放电检测仪对110kV49CVT三相绝缘在线监测引出线处进行检测时发现A相存在明显的放电信号，最大放电信号达到5V。典型案例41PRPD谱图放电脉冲图经解体发现是内部避雷器放电造成。自发现首例CVT缺陷以来，已经发现26例该类设备缺陷，基本上为桂容1992-1998年间产品，内部电磁部分采用避雷器保护结构，该批产品被认定为家族性缺陷。4243