輸電設備狀態(tài)檢測技術方案

1、電力設備運維檢測服務技術方案 2014-101. 前 言隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，輸電網(wǎng)在規(guī)模、電壓等級、可靠性和耐久性方面的要求不斷提升，引 入大量新的輸電設備與技術，為了適應這些新的輸電設備和技術及日益增長的供電可靠性要求，傳統(tǒng) 的檢測方法和檢修模式已無法滿足當前輸電網(wǎng)絡日常維護的需求，弊病日漸體現(xiàn)。狀態(tài)檢修時根據(jù)設 備運行狀態(tài)，采用危險點預控、設備狀態(tài)評價、帶電作業(yè)等管理和技術手段，使得輸電網(wǎng)設備停電次 數(shù)、時間和人員配置大幅度降低，使得檢修更具有針對性、有效性、提高了檢修的效率，確保了設備 的安全、可靠、經(jīng)濟運行。近年來隨著在線絕緣狀態(tài)檢測技術的發(fā)展，越來越多的技術被應用于 110kV

2、變電站主設備的帶電絕 緣狀態(tài)檢測上，如局部放電在線檢測技術、紅外熱成像技術、SF6 氣體泄漏成像技術、X 光探傷技術等， 對及時發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部存在的絕緣缺陷和隱患起到積極的作用，有效的保證了設備的可靠穩(wěn)定運行。2. 油浸式高壓電力變壓器帶電檢測技術內(nèi)容序號項目說明1油化檢測按 GBT 14542-2005 要求執(zhí)行2局部放電檢測聲電聯(lián)合局部放電檢測法3紅外熱像檢測按 DL/T664 要求執(zhí)行。4鐵芯振動監(jiān)測機械振動檢測2.1 油浸式高壓電力變壓器油化檢測油浸式變壓器長期運行，絕緣油不可避免地逐漸劣化，因此油化檢測結(jié)果是最直接反映變壓器運 行狀況的參考標準。油化檢測按 GBT 14542-2005

3、 運行變壓器油管理導則要求執(zhí)行。2.2 油浸式高壓電力變壓器局部放電在線檢測 由于絕緣材料的性質(zhì)不同，加上設計或制造上的原因以及絕緣部分存在氣泡及雜志等因素，造成了絕緣結(jié)構(gòu)中電場分布不均勻，甚至在局部區(qū)域電場過于集中，極易產(chǎn)生局部放電，因電場集中易發(fā)生局放的幾種典型位置為：l 引線部分l 端部絕緣結(jié)構(gòu)部分l 突出的金屬電極l 雜質(zhì)和氣泡變壓器的機械損傷、線圈變形、絕緣損傷及導電回路接觸不良等內(nèi)部故障,最終也將以放電性故障 或過熱性故障的形式表現(xiàn)出來。電氣絕緣的破壞或局部老化，多數(shù)是從局部放電開始的，它的危害性突出表現(xiàn)在使絕緣壽命迅速降低，最終影響安全運行。也就是說，一臺內(nèi)部存在缺陷的油浸式高壓

4、電力變壓器，盡管它可能通過 了所有的出廠和驗收絕緣試驗(如外施工頻耐壓、感應耐壓、雷電沖擊試驗等)。但在長期正常的運行 中仍有可能發(fā)生擊穿。油浸式電力變壓器局部放電檢測原理： 介質(zhì)中發(fā)生局部放電時，其瞬時釋放的能量將放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)，此時放電源如同一個聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時間很短，所發(fā)射的聲波頻譜很寬，可達到數(shù)百 KHz。為有效監(jiān)測聲信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，應用了變壓器局部放電在線監(jiān)測常用的陶瓷式壓敏式超聲波傳感 器。較之電測法，聲測法在復雜設備放電源定位方面有獨到的優(yōu)點。但是，由于聲波在傳播途徑中衰 減、畸變嚴重，聲測法基本不能反映放電量的大小。這使得實際應用中一般不

5、獨立使用聲測法，故將超聲波傳感器(AE)和高頻電流傳感器 (HFCT)檢測法結(jié)合起來使用，HFCT 傳感器用于檢測高頻脈沖電 流信號，這樣可以得到較為準確的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。局放分析圖譜：發(fā)現(xiàn)的潛在故障：2.3 油浸式高壓電力變壓器紅外熱像檢測 檢測變壓器本體、套管、引線接頭及電纜終端，紅外熱像圖顯示應無異常溫升、溫差和/或相對溫差。檢測和分析方法依照 DL/T664 進行。2.4 油浸式高壓電力變壓器鐵芯振動檢測 變壓器在運行狀態(tài)下，鐵心磁場的磁致伸縮效應引起鐵心振動，繞組負載電流的電場力引起繞組振動，這兩種振動源相互作用，形成復雜的振動形態(tài)，并經(jīng)過支座和油介質(zhì)傳遞到變壓器箱體，使箱體產(chǎn)生振動。

6、箱體振動特征與變壓器鐵心繞組的振動形式以及變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關系密切，因此通過 監(jiān)測變壓器箱體振動可以有效實現(xiàn)繞組和鐵心松動狀態(tài)的診斷。鐵芯振動圖譜：3. 高壓開關設備帶電檢測技術內(nèi)容序號項目說明1SF6 氣體在線檢測按 DL/T 941-2005 要求執(zhí)行2局部放電檢測l聲電聯(lián)合局部放電檢測法l超高頻電磁波局部放電檢測法3紅外熱像檢測按 DL/T664 要求執(zhí)行。4SF6 氣體泄漏成像檢測目測判別 SF6 泄漏5X 射線探傷目測判別 GIS 內(nèi)部故障3.1 高壓開關設備 SF6 氣體在線檢測SF6 氣體廣泛應用于 GIS、斷路器等電氣設備中。氣體絕緣設備內(nèi)部絕緣狀態(tài)判斷仍然存在重大 技術難題，

7、尋找有效評估氣體絕緣設備內(nèi)部狀態(tài)的方法顯得尤為重要。對于氣體絕緣設備內(nèi)部潛伏性 故障診斷，及在設備事故后故障定位等，SF6 氣體分解物檢測具有受外界環(huán)境干擾小、靈敏度高、準確 性好等特點。在放電或高溫的作用下，SF6 氣體將會發(fā)生分解，并與其中的水分、氧氣、金屬蒸氣等雜質(zhì)反應生成多種含硫、含氟的化合物，設備內(nèi)的有機絕緣材料裂解也會釋放出少量的氣體組分，分解產(chǎn)物的 種類及含量，與故障的類型、位置及程度有直接的關系。SF6 氣體帶電檢測儀3.2 高壓開關設備局部放電在線檢測由于 GIS 的占地面積與空間體積小、安裝方便、運可靠、維護方便、檢修周期長等特點已在電 力用戶普遍得到應用，但 GIS 是全

8、封閉組合電力設備，一旦出現(xiàn)事故，造成的后果比分離式敞開設備 嚴重得多，故障修復時間也較長，而針對 GIS 的檢測手段又相對較少，目前在電公司和發(fā)電企業(yè)多 采用在線檢測局部放電的方法來測量 GIS 運行中的絕緣狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)各種可能的異?；蚬收项A兆， 及時對其進行處理。GIS 內(nèi)部發(fā)生局部放電的原因：l 斷路器、接地刀閘或隔離開關等導體接觸不良：可引發(fā)設備局部放電；l 固體絕緣材料內(nèi)部缺陷：如殘存于盆式絕緣子內(nèi)部或與導體交界處的氣隙；l 設備內(nèi)殘留的自由導電微：如殘留金屬碎屑或金屬顆；l 導體表面突出物，如毛刺、尖角等：此類缺陷發(fā)生電暈放電；l 在導體的屏蔽層上由于各種原因：形成懸浮電極放電GI

9、S 設備局部放電在線檢測采用聲電聯(lián)合局部放電檢測法和超高頻電磁波局部放電檢測法。聲電 聯(lián)合法檢測原理與油浸式變壓器檢測原理相同。超高頻電磁波局部放電檢測原理：當 GIS 或電纜內(nèi)部發(fā)生局部放電時，由于外部絕緣保護層絕緣強度高，局部放電脈沖的上升沿很 陡，脈沖寬度多為納秒級，能激勵起 1GHz 以上的超高頻電磁信號。超高頻電流（UHF）法通過在 GIS 盆式絕緣子法蘭連接處或電纜外保護層上安裝 UHF 檢測超高頻電流信號實現(xiàn)局部放電檢測，再通過數(shù) 據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)處理和儲存，再使用后臺數(shù)據(jù)分析軟件內(nèi) PD Plot、N_q Plot、Weibull、Dvdt Plot 數(shù)據(jù)分析功能和多種消除噪音

10、功能對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，便可得出電氣設備內(nèi)是否存在局 部放電現(xiàn)象，以及局部放電的類型。局放分析圖譜3.3 高壓開關設備紅外熱像檢測檢測 GIS 刀閘室、母線室及電纜室出線電纜終端，紅外熱像圖顯示應無異常溫升、溫差和/或相對 溫差。檢測和分析方法依照 DL/T664 進行。3.4 高壓開關設備 SF6 氣體泄漏成像對 GIS 內(nèi)部 SF6 氣體泄漏的成像與分析，采用超光譜成像儀。其檢測原理是在軌獲取干涉圖經(jīng)濾 波、相位修正、輻射度修正、光譜反演、光譜修正后，得到每一個像元的超光譜圖（曲線），把每一個 像元復原光譜圖中具有同一波長的相對應的光譜強度值（光譜輻射功率密度）集合在一起，并以二

11、維 空間排序，即可重構(gòu)超光譜圖像序列，即每個譜段的準單色圖，再進一步可以合成色彩非常豐富的真 彩色圖像。每個像元的超光譜圖（光譜曲線）、每一個譜段的準單色圖像與最終合成的真彩色圖像可以 對地物外形相似而質(zhì)地不同的目標、個體極小而集群的目標以及有明顯特征光譜的目標進行精細分辯。 超光譜成像儀具有“圖譜合一”的寬譜段（0.450.95mm）和精細光譜（5nm）的探測能力。發(fā)現(xiàn)的泄漏故障3.5 高壓開關設備 X 射線探傷采用 X 射線探傷技術對 GIS 內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢測，便攜式 X 射線檢測儀檢測原理如下圖所示：4. 電纜及附件現(xiàn)場帶電檢測技術內(nèi)容序號項目說明1紅外熱像檢測1）對于外部金屬連接部位，

12、相間溫差超過 6應加強監(jiān)測，超過 10 應申請停電檢查；2）終端本體相間超過 2應加強監(jiān)測，超過 4應停電檢查。2外護層接地電 流異常： 滿足下表任何一項條件時接地電流絕對值100A 且200A接地電流與負荷比值20且50 單相接地電流最大值/最小值3 且53電纜終端及中間接頭高頻局 部放電檢測l高頻電流 HFCT 局部放電檢測方法l超高頻 UHF 局部放電檢測方法l超聲波 AE 局部放電檢測方法4.1電纜現(xiàn)場局部放電帶電檢測技術內(nèi)容局部放電信號的探測與設備周邊環(huán)境因素息息相關，魏德曼診斷技術采用電磁波 EM 耦合、HFCT(高 頻電流)和 AE（超聲波）聯(lián)合檢測技術，可有效進行電纜內(nèi)部局放信

13、號探測及識別。此外，儀器也可 用于現(xiàn)場局放連續(xù)在線監(jiān)測以幫助用戶分析局放發(fā)展趨勢，便于制定與計劃檢修相結(jié)合的設備預防性 維護方案。電力電纜帶電狀況下，現(xiàn)場局部放電檢測方法及步驟：步驟 1：將 HFCT 安裝于電纜接頭各相的接地線處采集各相內(nèi)是否存在局部放電信號；電纜或電纜接頭 宜采用 AE 超聲波傳感器采集內(nèi)部是否存在局部放電信號；步驟2：采用高頻EM(電磁波)傳感器檢測電纜接頭部位是否存在局部放電高頻電磁波輻射信號；步驟3：如存在高頻局放信號，則首先進行局放類型軟件自動識別； 步驟4：如存在局放信號，則可采用高頻EM(電磁波)傳感器沿電纜鋪設路徑檢測以比較電纜不同位置處獲得的局放信號強度，結(jié)

14、合局部放電類型判斷大致局部放電產(chǎn)生位置。步驟5：在確定存在局部放電電信號的區(qū)域采用超聲波傳感器進行仔細點檢以確定局部放電的具體位置。 步驟6：現(xiàn)場電磁干擾的排除，采用RD300A便攜式局部放電探測儀對環(huán)境中的電磁干擾源進行查找，并對現(xiàn)場的噪音水平進行記錄，協(xié)助窄帶開窗帶阻濾波，在進行數(shù)據(jù)分析時將環(huán)境中的噪音干擾過濾掉，防止環(huán)境中的干擾信號引起不必要的檢測誤差。步驟7：為了保證現(xiàn)場工作人員的安全，需配置便攜式安防巡檢儀對現(xiàn)場的操作環(huán)境進行巡檢，放置由 于漏電或強電磁環(huán)境下對人體造成傷害。步驟 8：對于已發(fā)現(xiàn)存在局部放電的電纜，要進行多次檢測，根據(jù)多次檢測的數(shù)據(jù)，形成趨勢分析。4.2電纜紅外熱像檢

15、測 利用紅外成像技術，對電力電纜終端和非直埋式電纜中間接頭、交叉互聯(lián)箱、外護套屏蔽接地點等部位進行檢測和診斷。檢測時最好在設備負荷高峰狀態(tài)下進行，盡量移開或避開電纜與測溫儀之間的遮擋物，記錄環(huán)境溫度、負荷變化情況，以便分析參考。l檢測和分析方法依照 DL/T 664 標準執(zhí)行；l對電纜線路相關附件進行測量。4.3電纜外護層接地電流 對電纜金屬護套的環(huán)流和接地電流進行測量，對電纜線路接地系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測和分析。l在每年大負荷來臨之前以及大負荷過后，或者度夏高峰前后，應加強對外護層接地電流的檢測；l對接地電流測量數(shù)據(jù)進行分析，綜合分析接地電流異常的發(fā)展變化趨勢。5. 高壓母排現(xiàn)場帶電檢測技術

16、內(nèi)容序號項目說明1局部放電在線檢測TEV 對地暫態(tài)過電壓局部放電檢測法及/或高頻電磁波局部放電檢測 法2紅外熱像檢測按 DL/T664 要求執(zhí)行5.1高壓母排局部放電在線檢測高壓母排局部放電檢測采用 TEV 對地暫態(tài)過電壓（地電波）及高頻電磁波等多種技術相結(jié)合方式檢 測設備內(nèi)部可能由絕緣缺陷產(chǎn)生的局部放電信號，可有效的保證測量的準確性和可靠性。5.2高壓母排紅外熱像檢測檢測高壓母排拐角及進出線連接處，紅外熱像圖顯示應無異常溫升、溫差和（或）相對溫差。注 意與同等運行條件下相同母排進行比較。測量時記錄環(huán)境溫度、負荷及其近 3 小時內(nèi)的變化情況，以 便分析參考。檢測和分析方法按 DL/T664 規(guī)

17、定執(zhí)行。6. PT/CT/MOA 現(xiàn)場帶電檢測技術內(nèi)容序號項目說明1局部放電檢測聲電聯(lián)合局部放電檢測法2紅外熱像檢測按 DL/T664 要求執(zhí)行。3泄漏電流在線檢測采用泄漏電流三次諧波補償分析法6.1PT/CT/MOA 局部放電在線檢測PT/CT/MOA 局部放電在線檢測采用聲電聯(lián)合局部放電檢測法和超高頻電磁波局部放電檢測法。聲 電聯(lián)合法檢測原理與油浸式變壓器檢測原理相同。6.2PT/CT/MOA 紅外熱像檢測檢測 PT/CT/MOV 室本體，紅外熱像圖顯示應無異常溫升、溫差和/或相對溫差。檢測和分析方法依 照 DL/T664 進行。6.3MOA 泄漏電流在線檢測檢測 MOV 采用泄漏電流三次

18、諧波補償法，增加了電場探頭，補償電網(wǎng)三次諧波對測量結(jié)果的影響， 是當前最可靠的避雷器在線檢測方法，適合于電網(wǎng)中重要避雷器的檢測。該方法符合標準 IEC60099-5 及方法 B2。7. 現(xiàn)場操作安全說明7.1 安全說明l現(xiàn)場局放檢測均采用非介入無損檢測技術(NDT)，對高壓設備正常運行無影響；l 現(xiàn)場技術人員均接受相應專業(yè)技術培訓及資格鑒定，擁有高壓設備現(xiàn)場操作專業(yè)知識及現(xiàn)場經(jīng)驗， 并已取得高壓上崗證，確?，F(xiàn)場各項操作符合業(yè)主各項安全規(guī)定及生產(chǎn)要求。7.2 安全須知 現(xiàn)場操作人員應隨時嚴格遵守安全條款。除應遵守電力相關部門的安全條款外，還應嚴格執(zhí)行現(xiàn)場儀器使用的各項安全條款。儀器使用的一般安全條款如下：l 避免單獨工作；l 僅授權(quán)受到過適當安全培訓的技術人員使用該儀器；l 發(fā)現(xiàn)儀器有所損壞，不可繼續(xù)使用；l 需定期檢驗所有接