射频局部放电检测技术在宁夏电网中的应用

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【摘 要】带电检测工作在设备状态评价分析工作中占有很重要的位置，射频局部放电测试是一种较先进的带电测试技术。介绍了射频局部放电测试技术的相关知识，并对射频局部放电测试技术在宁夏电网中的应用情况进行了介绍。

【关键词】射频；局部放电；检测技术

1.引言

在电力系统中，电力设备的质量直接关系到电网的运行安全，随着技术进步和电网快速发展，现行基于周期的停电检修模式已不能满足当今电网发展要求，而电力设备带电检测技术可实现电气设备运行状态下的状态诊断、缺陷类型的判断、缺陷位置的精确定位及缺陷程度的定量分析，对避免设备事故的发生具有重要价值。文中对射频局部放电技术在宁夏电网中的应用情况进行了介绍。

2.射频局部放电检测技术在宁夏电网中的应用背景

目前宁夏电力系统主要开展的带电检测项目主要包括红外热成像测试、油色谱分析、油中溶解气体分析、铁芯接地电流测试、SF6气体测试、超高频局部放电测试、高频局部放电测试等。但是目前开展的带电测试项目都有其特定的适用范围。对敞开式变电站进行连续的状态监测和定期的设备巡检，及早发现设备缺陷并排除，有效的避免事故的发生，成为需要开展的工作。在此背景下，宁夏电力系统引入了射频局部放电检测技术。

3.射频检测工作原理

射频即Radio Frequency，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～30GHz之间。敞开式变电站射频检测工作就是利用射频原理对敞开式变电站内一次设备产生的局部放电进行检测的工作。

局部放电是在一定电压的作用下，绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘发生非贯穿性的放电现象。局部放电不仅危害电气设备的安全，而且是设备绝缘完整性退化的标志，因此对电气设备局部放电检测和诊断的研究具有重要的科学意义和广泛的实用价值。产生局部放电的环节，一般是在电场分布梯度较大而绝缘又相对薄弱的环节部位。变电站中变压器、电流互感器、电压互感器和开关设备都是局放检测的重要对象。

当绝缘介质某处发生局部放电时，会产生电磁波，它们遵循麦克斯韦的电磁场基本方程，可以用特定的天线来接收局部放电产生的高频电磁波。此外，局部放电激发的电磁波信号持续的时间很短，通常不超过1us，因此变电站中多个局放源激发的电磁波同时到达接收天线的概率是相当小的，并且局放的发生时间具有较大的随机性，可通过重复测量及长时间观察来解决此问题。

准确的局部放电故障定位对局部放电的危害程度的评估有重要的辅助作用。因此，这种基于电磁波局放检测方法，利用超宽带天线阵列实现变电站局部放电的定位方法。采用安装4个超宽带天线组成天线阵列，检测到局部放电产生的电磁波信号后，通过波形测量它们接收到同一放电源的电磁波信号的时间差，基于放电信号时延序列分析和空间分析实现放电信号精确定位的方法，可主要用于对敞开式变电站中电气设备外部绝缘及附件局部放电的检测，因为采用此种方式进行检测，不同电气设备发生接触，与其他检测电气设备局部放电的方法结合可以有效提高变电站的整体安全性。

4.射频局部放电技术在宁夏电网中的应用

宁夏电力系统应用的射频局部放电检测系统主要用于常规敞开式变电站内一次设备局部放电检测。该系统基于射频技术，系统频宽为0～750MHz。采用矩阵式超高频天线式传感器，传感器可以接收从高压套管，电流互感器，电压互感器，避雷器，支座绝缘子，开关等一次设备绝缘体内发射出来的射频局放脉冲，来检测设备出现的局部放电。其定位系统可以通过追踪天线矩阵接受的脉冲信号，识别出局部放电脉冲到达的方向。从而用计算机分析记录信号，定位局部放电的发射源，根据局部放电源位置及局放信号波形对其严重程度进行评估，进而诊断设备绝缘状态。

利用射频局部放电测试技术检测出的疑似局放信号中，隔离开关处发现疑似局放信号比重最大。对于隔离开关来说，由于其结构原因，在动静触头处和隔离开关拐臂处出现局部放电信号是比较常见的，不存在危害性，建议在设备检修时，对其进行清洁和检查。

断路器处检测到的局放信号，存在两种可能。第一种可能性，检测到的局放信号为表面放电。如果为表面放电，局放会随着天气状态而变化，而内部放电不会随着天气变化。对于检测出疑似局部放电的情况，建议在发现疑似局部放电信号后，每周对该设备进行检测。如果在不同时间和不同天气下局放信号发生改变，建议采取停电或采取其它手段，对断路器表面进行清理，检查瓷瓶表面是否存在脏污、斑点等。如果清除完成后，信号依然存在，那么该信号可能为内部放电信号。第二种可能性，断路器内部存在局部放电。断路器内部存在局部放电可结合SF6气体分解物检测等手段进行综合判断。

互感器应首先检查是否存在外部放电，如果不存在外部放电，应采取其它手段进行分析。

其他设备检测出的局放信号源主要包括支柱绝缘子、均压环等位置。对于绝缘子如果绝缘子存在裂纹，水分就可以进入，那么就会造成一个放电通道，就会形成放电。如果是由这种原因造成，那么这是一个潜在的比较严重的局放，因为它会导致机械故障并会形成闪烁放电。这种类型的局放往往与雨水和湿度有关，在干燥情况下局放可能完全消失。针对这种情况，可以采用双筒望远镜，对绝缘子及其连接片进行观察，如果在绝缘子上看到裂纹，建议停电并进行检修或更换。同样也可以采用日冕照相机，可能会看到局放的表现形式，如火花、闪烁等。

绝缘子处的局部放电信号也可能在母线与支柱绝缘子相接的连接片存在腐蚀，形成放电。这种结果不是很严重。均压环由于其结构原因，出现局部放电信号不存在危害性，可在设备检修时，对其进行清洁和检查。

射频局部放电测试技术是对敞开式变电站内一次设备局部放电精确定位的一种有效的手段。该测试技术测试不需要接触电气设备，操作简便、容易实施，可有效发现电气设备潜在隐患。但是射频局部放电测试在应用中还存在以下问题：

1）由于局放放电现象表现出随机效应，如果一些局放脉冲信号是持续的而另外一些局放脉冲信号是间歇性的，那么可能在几个小时的测试时间由于不会被触发的，故短时间的测试不能完全检测出所有局部放电信号。

2）对放电信号不能识别放电类型 需要通过其他测试手段，如肉眼观察、紫外成像、SF6气体分析等手段进行综合判断。

5.结束语

随着电力体制改革的不断深入实施，宁夏电网的格局发生了重大的变化，电气设备不断增多，需要全面开展设备状态评价分析，进而有针对性制定设备运维和检修策略，确保设备状态可控、在控，防止重要设备损坏事故的发生，都决定着我们需要尽可能的引入先进的带电检测手段。