伴隨著電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的推進(jìn)，建立安全可靠的配電網(wǎng)已經(jīng)在我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中扮演越來(lái)越重要的角色。在保證配電設(shè)備正常運(yùn)行，不停電的情況下進(jìn)行的配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作，能夠有效提升電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。帶電檢測(cè)技術(shù)是在設(shè)備不停電的情況下對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)狀分析和故障診斷的技術(shù)，能夠有效預(yù)防和避免配電設(shè)備發(fā)生事故。本研究從紅外測(cè)溫技術(shù)、暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、高頻檢測(cè)技術(shù)四個(gè)帶電檢測(cè)技術(shù)的工作原理和適用范圍進(jìn)行探討分析，分析了各自檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，同時(shí)指出對(duì)于一些復(fù)雜的檢測(cè)項(xiàng)目需要進(jìn)行綜合多種檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，提高檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。

【關(guān)鍵詞】紅外測(cè)溫技術(shù) 帶電檢測(cè) 配電設(shè)備 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展壯大，國(guó)家電網(wǎng)的規(guī)模和容量的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的安全運(yùn)行已經(jīng)越來(lái)越受到關(guān)注。在整個(gè)電力系統(tǒng)中共包括了發(fā)電、變電、輸電、配電四個(gè)主要部分，配電是將電力送至千家萬(wàn)戶(hù)的最后一個(gè)步驟，將電網(wǎng)中的電力通過(guò)各種變電配電設(shè)備，進(jìn)行合理的電能分配，關(guān)系到廣大百姓的用電需求。配電的最終目的都是為了提高電力輸送的安全穩(wěn)定，配電設(shè)備狀態(tài)檢修作為保證輸送穩(wěn)定的重要步驟，在電力工作中正扮演越來(lái)越重要的角色。

由于未能及時(shí)檢修造成的配電設(shè)備使用壽命降低的現(xiàn)象正變得越來(lái)越明顯，設(shè)備事故的發(fā)生的概率也有所提高。本研究就帶電檢測(cè)技術(shù)在配電設(shè)備狀態(tài)檢修中應(yīng)用進(jìn)行探討，以提高我國(guó)的配電設(shè)備故障檢測(cè)診斷的能力。

1 配電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)概述

進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)檢修的前提是擁有充分的設(shè)備檢測(cè)和分析技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，配電設(shè)備的狀態(tài)情況可以通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)進(jìn)行了解。在線監(jiān)測(cè)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)，利用具有較高抗干擾能力的通訊儀器和電力儀表，進(jìn)行的配電設(shè)備監(jiān)控和管理。而帶電檢測(cè)是指為了減少資金消耗，對(duì)設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的帶電的短時(shí)間檢測(cè)，此種檢測(cè)常采用便攜式的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，用于發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的潛在故障。由于電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)，通常不進(jìn)行續(xù)保傳動(dòng)檢測(cè)，僅進(jìn)行電氣檢測(cè)。

由于相關(guān)配電設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)是在設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的，此種檢測(cè)方式較為靈活方便，設(shè)備檢測(cè)時(shí)間和周期可自行設(shè)置，有利于定期的配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作的進(jìn)行。同時(shí)，帶電工作避免了停電給用戶(hù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，減少了用戶(hù)的用電成本，提高了電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性及供電公司的服務(wù)質(zhì)量。

2 局部放電檢測(cè)技術(shù)

局部放電檢測(cè)技術(shù)是進(jìn)行配電設(shè)備帶電檢測(cè)其絕緣程度，判斷絕緣體壽命的技術(shù)，它填補(bǔ)了傳統(tǒng)配電設(shè)備通過(guò)絕緣電阻進(jìn)行絕緣情況診斷的空白，豐富了絕緣檢測(cè)的方法，減少了對(duì)絕緣電阻檢測(cè)技術(shù)的絕對(duì)依賴(lài)。導(dǎo)致配電設(shè)備局部放電的原因包括配電設(shè)備的過(guò)電壓運(yùn)行、雷電沖擊、諧波畸變，設(shè)備制造時(shí)絕緣材料分布不均勻、配電設(shè)備內(nèi)部有空洞及其他雜質(zhì)、設(shè)備表面不平整、設(shè)備表面絕緣程度不夠及環(huán)境潮濕、過(guò)熱等因素。

局部放電會(huì)伴隨著包括HF、VHF等四種電磁波發(fā)射，并發(fā)出噪聲、超聲波等聲音，生成氮化物、碳化物、氟化物等物質(zhì)，發(fā)出紫外線、紅外線燈光信號(hào)，及脈沖電流、發(fā)熱等情況。由于各種因素的限制，常用于配電設(shè)備帶電檢測(cè)的技術(shù)包括紅外測(cè)溫技術(shù)、暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、高頻檢測(cè)技術(shù)等。

2.1 紅外測(cè)溫技術(shù)

2.1.1 工作原理

紅外線是一種波長(zhǎng)在微波和可見(jiàn)光之間的電磁波，波長(zhǎng)在760nm到1mm之間，也可稱(chēng)為紅外輻射。而紅外測(cè)溫技術(shù)是利用紅外線對(duì)溫度敏感的物理特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)，可以反映出物體表面輻射的能量分布情況。任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)發(fā)出紅外線，且紅外線具有反射、折射、散射等特點(diǎn)，使得紅外測(cè)溫技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成為可能。

紅外測(cè)溫技術(shù)能夠在不與被測(cè)物體接觸的情況下進(jìn)行測(cè)量，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)量，不必拆解設(shè)備，無(wú)需取樣，檢測(cè)速度快，靈敏度高等特點(diǎn)，能夠及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)到配電設(shè)備的溫度情況，并判斷是否發(fā)生過(guò)熱，了解設(shè)備問(wèn)題發(fā)生的位置和程度，判斷出配電設(shè)備的早期故障并對(duì)設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行評(píng)判。

2.1.2 適用范圍

紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)檢測(cè)的環(huán)境無(wú)特殊要求，一般檢測(cè)時(shí)配電設(shè)備均可使用該種檢測(cè)方法，檢測(cè)是通常對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行大范圍的快速掃描，適用于因電流導(dǎo)致的發(fā)熱，可以進(jìn)行被測(cè)設(shè)備整體發(fā)熱情況的監(jiān)測(cè)。但準(zhǔn)確檢測(cè)時(shí)主要是針對(duì)于電壓導(dǎo)致發(fā)熱內(nèi)部故障，對(duì)于檢測(cè)的環(huán)境和儀器有著一定的要求，在檢測(cè)時(shí)需要消除風(fēng)速和其他輻射造成的干擾，以免影響被測(cè)設(shè)備的故障判斷。

如今在實(shí)際應(yīng)用中先使用一般檢測(cè)方法進(jìn)行快速檢查，然后對(duì)快速檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，這種檢測(cè)手段既能保證檢測(cè)速度，同時(shí)又能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。對(duì)于因?yàn)榄h(huán)境因素的影響，導(dǎo)致設(shè)備在散熱和熱傳導(dǎo)上的差異，檢測(cè)得出的發(fā)熱點(diǎn)的溫度升高存在誤差，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)被測(cè)設(shè)備發(fā)熱故障的判斷的誤差。

由于紅外測(cè)溫技術(shù)只能觀察配電設(shè)備表面的溫度情況，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的溫度情況難以進(jìn)行感知，也難以對(duì)因設(shè)備內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱導(dǎo)致的故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于不同被測(cè)設(shè)備、不同檢測(cè)材料的發(fā)熱情況不一樣，不同環(huán)境下的允許溫升也不同、測(cè)量存在誤差、測(cè)量位置的隨機(jī)性等問(wèn)題，所測(cè)得的溫升可能會(huì)有很大的溫差，因此通過(guò)溫升來(lái)分析判斷檢測(cè)設(shè)備的熱故障存在一定的局限性?，F(xiàn)在的紅外測(cè)溫技術(shù)還處在依靠對(duì)紅外圖譜的定性分析，容易受到人為因素的干擾。

2.2 暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

2.2.1 工作原理

暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)利用局部放電時(shí)產(chǎn)生的電磁波，經(jīng)過(guò)檢測(cè)設(shè)備傳至地面并產(chǎn)生暫態(tài)電壓脈沖的原理進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。產(chǎn)生局部放電故障時(shí)，電子由帶電設(shè)備傳至其他位置，并由電流產(chǎn)生電磁波，向兩側(cè)進(jìn)行傳播，因?yàn)殡姶艂鞑サ内吥w效應(yīng)，電磁波先向附近的金屬物體表面進(jìn)行傳播，其中的大多數(shù)電磁波信號(hào)受設(shè)備金屬外殼隔絕，只有少部分通過(guò)金屬外殼向設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行傳播，當(dāng)電磁波在設(shè)備內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行傳播并再次接觸到金屬表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間極短的電壓信號(hào)，即暫態(tài)地電壓。

2.2.2 適用范圍

暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)需要使用專(zhuān)門(mén)的暫態(tài)地電壓傳感器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)范圍包括開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、配電柜等配電設(shè)備的內(nèi)部局部放電，通過(guò)安裝在被測(cè)設(shè)備外表面的兩個(gè)暫態(tài)地電壓傳感器測(cè)得電壓的時(shí)間差，可基本定位到局部放電的位置，獲得局部放電的強(qiáng)度和頻度。暫態(tài)地電壓的大小與局部放電的大小、傳播過(guò)程中衰減的程度相關(guān)，其中衰減的程度和局部放電的位置、被測(cè)設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和被測(cè)設(shè)備外殼縫隙的大小有關(guān)。

一般來(lái)說(shuō)，放電位置越近，暫態(tài)地電壓傳感器檢測(cè)的暫態(tài)電壓值就越高。暫態(tài)電壓信號(hào)和局部放電活動(dòng)的程度關(guān)系可以用dB/mV表示。暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)對(duì)于檢測(cè)配電設(shè)備內(nèi)部絕緣情況具有良好的效果，如金屬尖端、絕緣氣隙、懸浮點(diǎn)位等。

2.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

2.3.1 工作原理

倘若被測(cè)設(shè)備無(wú)局部放電的情況，被測(cè)設(shè)備周?chē)碾妶?chǎng)應(yīng)力、介質(zhì)應(yīng)力、粒子力處于相對(duì)平衡。由于局部放電的影響，原有的相對(duì)平衡的狀態(tài)被打破，放電時(shí)電荷的遷移，使得正負(fù)電荷發(fā)生中和，并造成一股電流脈沖，在釋放電的區(qū)域迅速的溫度上升，受熱膨脹，其效果與爆炸發(fā)生時(shí)的區(qū)域變化相似。

電流通過(guò)之后，原來(lái)受熱膨脹的地區(qū)迅速恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)，局部地區(qū)因放電造成體積變化，使得介質(zhì)的緊密情況產(chǎn)生差別，釋放電的區(qū)域電場(chǎng)應(yīng)力、介質(zhì)應(yīng)力、粒子力失衡發(fā)生震蕩，產(chǎn)生了頻率在20-200KHz的超聲波。局部放電發(fā)生后產(chǎn)生的超聲波以球面的形式向四面八方進(jìn)行傳播，在被測(cè)設(shè)備的表面衍生出各種形式的波，包括縱波、橫波、表面波等，產(chǎn)生的聲波其頻率范圍囊括了全部的聲波范圍。

在實(shí)際應(yīng)用中需要在傳感器的測(cè)量表面涂抹超聲耦合劑，在保證傳感器和被測(cè)設(shè)備之間無(wú)明顯氣泡和空隙，減少超聲信號(hào)的衰減并提高測(cè)試的靈敏度。

2.3.2 適用范圍

超聲波具有頻率高、波長(zhǎng)短、方向性強(qiáng)和能量相對(duì)集中的特點(diǎn)，因此比較容易感知和定位。超聲波檢測(cè)技術(shù)目前常應(yīng)用在待測(cè)設(shè)備的表面放電檢測(cè)中，在待測(cè)設(shè)備的金屬外表面安裝超聲波傳感器，已檢測(cè)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。超聲波信號(hào)的振幅和相位取決于局部放電的大小。同等強(qiáng)度的局部放電，其振幅受到介質(zhì)彈性系數(shù)的影響。對(duì)于不同傳播介質(zhì)而言，經(jīng)過(guò)氣體傳播后的超聲波信號(hào)較大，經(jīng)過(guò)液體和固體傳播后的超聲波信號(hào)較小。

超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于配電設(shè)備的局部放電中，可用于檢測(cè)配電變壓箱、開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、配電柜、電纜箱和斷路器等設(shè)備的放電情況，還可用于檢測(cè)六氟化硫氣體泄漏造成的超聲波變化。超聲波對(duì)于部分設(shè)備內(nèi)部放電的超聲波較小，振動(dòng)幅度較小，難以采用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。由于超聲波檢測(cè)技術(shù)抗干擾能力較好，尤其是抗電磁干擾性能好，它是目前僅次于超高頻檢測(cè)技術(shù)的一種成熟的局部放電檢測(cè)方法。

2.4 高頻檢測(cè)技術(shù)

2.4.1 工作原理

高頻檢測(cè)技術(shù)是利用頻率范圍在3-30MHz的電流脈沖進(jìn)行待測(cè)設(shè)備局部放電產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)的收集和分析，在設(shè)備帶電情況下進(jìn)行設(shè)備絕緣情況的檢測(cè)。被測(cè)設(shè)備局部放電產(chǎn)生的電流在設(shè)備內(nèi)部傳播的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，此時(shí)利用包括電子計(jì)算機(jī)斷層掃描、羅氏線圈Rogowski Coil等在內(nèi)的電感應(yīng)器測(cè)量電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。在檢測(cè)設(shè)備中，高頻段的檢測(cè)可以收集放電時(shí)的電磁波情況，同步輸入端口也能夠接收到由同步線圈采集的參考相位信號(hào)。

通過(guò)對(duì)放電電磁波的形狀的提取，通過(guò)聚類(lèi)分析的方法將放電信號(hào)和干擾信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，擺脫噪聲對(duì)信號(hào)分析的干擾，有效避免噪聲淹沒(méi)電磁波信號(hào)的情況。另外根據(jù)對(duì)不同信號(hào)源的信號(hào)的分離，能夠比較準(zhǔn)確的判斷放電的類(lèi)型，此種情況下尤其適合在復(fù)雜的帶電情況下的檢測(cè)。

2.4.2 適用范圍

高頻檢測(cè)技術(shù)通常使用高頻版本的穿心式電流互感器進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)接地線和交叉互聯(lián)線進(jìn)行待測(cè)設(shè)備的局部放電檢測(cè)，一般常用在配電設(shè)備的終端設(shè)備上及配電設(shè)備電纜的接頭設(shè)備上。目前高頻檢測(cè)技術(shù)對(duì)于顆粒毛刺和絕緣盆內(nèi)部缺陷的放電檢測(cè)較為靈敏，但由于此種方法容易受到設(shè)備內(nèi)和外環(huán)境信號(hào)的干擾，因此在測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量避免干擾信號(hào)的干擾，并進(jìn)行不同時(shí)間的多次反復(fù)測(cè)量。

3 結(jié)語(yǔ)

配電設(shè)備的狀態(tài)檢修是提高供電水平的重要方法，并根據(jù)設(shè)備的性能狀態(tài)進(jìn)行配電設(shè)備故障的事先預(yù)防。對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行帶電檢測(cè)可以了解設(shè)備存在的潛在問(wèn)題，對(duì)可能發(fā)生的故障做出預(yù)判，有效避免配電設(shè)備故障造成的損失，提高設(shè)備檢測(cè)修理的針對(duì)性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用期，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

由于配電設(shè)備種類(lèi)多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的配電設(shè)備的故障和檢測(cè)方法也存在差異，采用固定一種狀態(tài)檢測(cè)方法難以達(dá)到有效的故障檢測(cè)效果。對(duì)于采用任何一種檢測(cè)方法其檢測(cè)數(shù)據(jù)都具有一定的參考價(jià)值，但不可避免的有其局限性。檢測(cè)技術(shù)是進(jìn)行配電設(shè)備檢測(cè)的技術(shù)方法，但檢測(cè)數(shù)據(jù)才是狀態(tài)檢測(cè)真正有價(jià)值的東西，通過(guò)分析數(shù)據(jù)信息并結(jié)合檢測(cè)方法的技術(shù)原理，判斷設(shè)備的狀態(tài)信息是否正常，有無(wú)潛在的故障發(fā)生可能。

同時(shí)，進(jìn)行帶電檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)不僅僅是確定設(shè)備是否存在故障問(wèn)題，更是通過(guò)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的不正常狀態(tài)，在大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)中探究出在配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作的存在的普遍規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)今后的配電檢修工作。當(dāng)前我國(guó)的配電檢修工作程序還不十分成熟，配電檢修技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善，配電檢修人員的操作水平較低，輔助進(jìn)行帶電檢測(cè)的工具配套仍需進(jìn)一步完善。

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作者簡(jiǎn)介

李業(yè)順（1988-），男，漢族，山東省淄博市人。研究生學(xué)歷?，F(xiàn)供職于國(guó)網(wǎng)淄博供電公司。研究方向?yàn)榕潆姍z修。

作者單位

國(guó)網(wǎng)淄博供電公司 山東省淄博市 255000