输电设备状态检测技术方案.docx

电力设备运维检测服务技术方案 2014-1061. 前 言随着产业规模的不断扩大，输电网在规模、电压等级、可靠性和耐久性方面的要求不断提升，引 入大量新的输电设备与技术，为了适应这些新的输电设备和技术及日益增长的供电可靠性要求，传统 的检测方法和检修模式已无法满足当前输电网络日常维护的需求，弊病日渐体现。状态检修时根据设 备运行状态，采用危险点预控、设备状态评价、带电作业等管理和技术手段，使得输电网设备停电次 数、时间和人员配置大幅度降低，使得检修更具有针对性、有效性、提高了检修的效率，确保了设备 的安全、可靠、经济运行。近年来随着在线绝缘状态检测技术的发展，越来越多的技术被应用于 110kV 变电站主设备的带电绝 缘状态检测上，如局部放电在线检测技术、红外热成像技术、SF6 气体泄漏成像技术、X 光探伤技术等， 对及时发现设备内部存在的绝缘缺陷和隐患起到积极的作用，有效的保证了设备的可靠稳定运行。2. 油浸式高压电力变压器带电检测技术内容序号项目说明1油化检测按 GBT 14542-2005 要求执行2局部放电检测声电联合局部放电检测法3红外热像检测按 DL/T664 要求执行。4铁芯振动监测机械振动检测2.1 油浸式高压电力变压器油化检测油浸式变压器长期运行，绝缘油不可避免地逐渐劣化，因此油化检测结果是最直接反映变压器运 行状况的参考标准。油化检测按 GBT 14542-2005 运行变压器油管理导则要求执行。2.2 油浸式高压电力变压器局部放电在线检测 由于绝缘材料的性质不同，加上设计或制造上的原因以及绝缘部分存在气泡及杂志等因素，造成了绝缘结构中电场分布不均匀，甚至在局部区域电场过于集中，极易产生局部放电，因电场集中易发生局放的几种典型位置为：l 引线部分l 端部绝缘结构部分l 突出的金属电极l 杂质和气泡变压器的机械损伤、线圈变形、绝缘损伤及导电回路接触不良等内部故障,最终也将以放电性故障 或过热性故障的形式表现出来。电气绝缘的破坏或局部老化，多数是从局部放电开始的，它的危害性突出表现在使绝缘寿命迅速降低，最终影响安全运行。也就是说，一台内部存在缺陷的油浸式高压电力变压器，尽管它可能通过 了所有的出厂和验收绝缘试验(如外施工频耐压、感应耐压、雷电冲击试验等)。但在长期正常的运行 中仍有可能发生击穿。油浸式电力变压器局部放电检测原理： 介质中发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达到数百 KHz。为有效监测声信号并将其转化为电信号，应用了变压器局部放电在线监测常用的陶瓷式压敏式超声波传感 器。较之电测法，声测法在复杂设备放电源定位方面有独到的优点。但是，由于声波在传播途径中衰 减、畸变严重，声测法基本不能反映放电量的大小。这使得实际应用中一般不独立使用声测法，故将超声波传感器(AE)和高频电流传感器 (HFCT)检测法结合起来使用，HFCT 传感器用于检测高频脉冲电 流信号，这样可以得到较为准确的在线监测数据。局放分析图谱：发现的潜在故障：2.3 油浸式高压电力变压器红外热像检测 检测变压器本体、套管、引线接头及电缆终端，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差。检测和分析方法依照 DL/T664 进行。2.4 油浸式高压电力变压器铁芯振动检测 变压器在运行状态下，铁心磁场的磁致伸缩效应引起铁心振动，绕组负载电流的电场力引起绕组振动，这两种振动源相互作用，形成复杂的振动形态，并经过支座和油介质传递到变压器箱体，使箱体产生振动。箱体振动特征与变压器铁心绕组的振动形式以及变压器的内部结构关系密切，因此通过 监测变压器箱体振动可以有效实现绕组和铁心松动状态的诊断。铁芯振动图谱：3. 高压开关设备带电检测技术内容序号项目说明1SF6 气体在线检测按 DL/T 941-2005 要求执行2局部放电检测l声电联合局部放电检测法l超高频电磁波局部放电检测法3红外热像检测按 DL/T664 要求执行。4SF6 气体泄漏成像检测目测判别 SF6 泄漏5X 射线探伤目测判别 GIS 内部故障3.1 高压开关设备 SF6 气体在线检测SF6 气体广泛应用于 GIS、断路器等电气设备中。气体绝缘设备内部绝缘状态判断仍然存在重大 技术难题，寻找有效评估气体绝缘设备内部状态的方法显得尤为重要。对于气体绝缘设备内部潜伏性 故障诊断，及在设备事故后故障定位等，SF6 气体分解物检测具有受外界环境干扰小、灵敏度高、准确 性好等特点。在放电或高温的作用下，SF6 气体将会发生分解，并与其中的水分、氧气、金属蒸气等杂质反应生成多种含硫、含氟的化合物，设备内的有机绝缘材料裂解也会释放出少量的气体组分，分解产物的 种类及含量，与故障的类型、位置及程度有直接的关系。SF6 气体带电检测仪3.2 高压开关设备局部放电在线检测由于 GIS 的占地面积与空间体积小、安装方便、运可靠、维护方便、检修周期长等特点已在电 力用户普遍得到应用，但 GIS 是全封闭组合电力设备，一旦出现事故，造成的后果比分离式敞开设备 严重得多，故障修复时间也较长，而针对 GIS 的检测手段又相对较少，目前在电公司和发电企业多 采用在线检测局部放电的方法来测量 GIS 运行中的绝缘状态，及时发现各种可能的异常或故障预兆， 及时对其进行处理。GIS 内部发生局部放电的原因：l 断路器、接地刀闸或隔离开关等导体接触不良：可引发设备局部放电；l 固体绝缘材料内部缺陷：如残存于盆式绝缘子内部或与导体交界处的气隙；l 设备内残留的自由导电微：如残留金属碎屑或金属颗；l 导体表面突出物，如毛刺、尖角等：此类缺陷发生电晕放电；l 在导体的屏蔽层上由于各种原因：形成悬浮电极放电GIS 设备局部放电在线检测采用声电联合局部放电检测法和超高频电磁波局部放电检测法。声电 联合法检测原理与油浸式变压器检测原理相同。超高频电磁波局部放电检测原理：当 GIS 或电缆内部发生局部放电时，由于外部绝缘保护层绝缘强度高，局部放电脉冲的上升沿很 陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起 1GHz 以上的超高频电磁信号。超高频电流（UHF）法通过在 GIS 盆式绝缘子法兰连接处或电缆外保护层上安装 UHF 检测超高频电流信号实现局部放电检测，再通过数 据采集卡进行数据处理和储存，再使用后台数据分析软件内 PD Plot、N_q Plot、Weibull、Dvdt Plot 数据分析功能和多种消除噪音功能对检测到的数据进行分析和处理，便可得出电气设备内是否存在局 部放电现象，以及局部放电的类型。局放分析图谱8发现的潜在故障3.3 高压开关设备红外热像检测检测 GIS 刀闸室、母线室及电缆室出线电缆终端，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对 温差。检测和分析方法依照 DL/T664 进行。3.4 高压开关设备 SF6 气体泄漏成像对 GIS 内部 SF6 气体泄漏的成像与分析，采用超光谱成像仪。其检测原理是在轨获取干涉图经滤 波、相位修正、辐射度修正、光谱反演、光谱修正后，得到每一个像元的超光谱图（曲线），把每一个 像元复原光谱图中具有同一波长的相对应的光谱强度值（光谱辐射功率密度）集合在一起，并以二维 空间排序，即可重构超光谱图像序列，即每个谱段的准单色图，再进一步可以合成色彩非常丰富的真 彩色图像。每个像元的超光谱图（光谱曲线）、每一个谱段的准单色图像与最终合成的真彩色图像可以 对地物外形相似而质地不同的目标、个体极小而集群的目标以及有明显特征光谱的目标进行精细分辩。 超光谱成像仪具有“图谱合一”的宽谱段（0.450.95mm）和精细光谱（5nm）的探测能力。发现的泄漏故障3.5 高压开关设备 X 射线探伤采用 X 射线探伤技术对 GIS 内部结构进行检测，便携式 X 射线检测仪检测原理如下图所示：4. 电缆及附件现场带电检测技术内容序号项目说明1红外热像检测1）对于外部金属连接部位，相间温差超过 6应加强监测，超过 10 应申请停电检查；2）终端本体相间超过 2应加强监测，超过 4应停电检查。2外护层接地电 流异常： 满足下表任何一项条件时接地电流绝对值100A 且200A接地电流与负荷比值20且50 单相接地电流最大值/最小值3 且53电缆终端及中间接头高频局 部放电检测l高频电流 HFCT 局部放电检测方法l超高频 UHF 局部放电检测方法l超声波 AE 局部放电检测方法4.1电缆现场局部放电带电检测技术内容局部放电信号的探测与设备周边环境因素息息相关，魏德曼诊断技术采用电磁波 EM 耦合、HFCT(高 频电流)和 AE（超声波）联合检测技术，可有效进行电缆内部局放信号探测及识别。此外，仪器也可 用于现场局放连续在线监测以帮助用户分析局放发展趋势，便于制定与计划检修相结合的设备预防性 维护方案。电力电缆带电状况下，现场局部放电检测方法及步骤：步骤 1：将 HFCT 安装于电缆接头各相的接地线处采集各相内是否存在局部放电信号；电缆或电缆接头 宜采用 AE 超声波传感器采集内部是否存在局部放电信号；13步骤2：采用高频EM(电磁波)传感器检测电缆接头部位是否存在局部放电高频电磁波辐射信号；步骤3：如存在高频局放信号，则首先进行局放类型软件自动识别； 步骤4：如存在局放信号，则可采用高频EM(电磁波)传感器沿电缆铺设路径检测以比较电缆不同位置处获得的局放信号强度，结合局部放电类型判断大致局部放电产生位置。步骤5：在确定存在局部放电电信号的区域采用超声波传感器进行仔细点检以确定局部放电的具体位置。 步骤6：现场电磁干扰的排除，采用RD300A便携式局部放电探测仪对环境中的电磁干扰源进行查找，并对现场的噪音水平进行记录，协助窄带开窗带阻滤波，在进行数据分析时将环境中的噪音干扰过滤掉，防止环境中的干扰信号引起不必要的检测误差。步骤7：为了保证现场工作人员的安全，需配置便携式安防巡检仪对现场的操作环境进行巡检，放置由 于漏电或强电磁环境下对人体造成伤害。步骤 8：对于已发现存在局部放电的电缆，要进行多次检测，根据多次检测的数据，形成趋势分析。4.2电缆红外热像检测 利用红外成像技术，对电力电缆终端和非直埋式电缆中间接头、交叉互联箱、外护套屏蔽接地点等部位进行检测和诊断。检测时最好在设备负荷高峰状态下进行，尽量移开或避开电缆与测温仪之间的遮挡物，记录环境温度、负荷变化情况，以便分析参考。l检测和分析方法依照 DL/T 664 标准执行；l对电缆线路相关附件进行测量。4.3电缆外护层接地电流 对电缆金属护套的环流和接地电流进行测量，对电缆线路接地系统的运行状态进行检测和分析。l在每年大负荷来临之前以及大负荷过后，或者度夏高峰前后，应加强对外护层接地电流的检测；l对接地电流测量数据进行分析，综合分析接地电流异常的发展变化趋势。5. 高压母排现场带电检测技术内容序号项目说明1局部放电在线检测TEV 对地暂态过电压局部放电检测法及/或高频电磁波局部放电检测 法2红外热像检测按 DL/T664 要求执行5.1高压母排局部放电在线检测高压母排局部放电检测采用 TEV 对地暂态过电压（地电波）及高频电磁波等多种技术相结合方式检 测设备内部可能由绝缘缺陷产生的局部放电信号，可有效的保证测量的准确性和可靠性。5.2高压母排红外热像检测检测高压母排拐角及进出线连接处，红外热像图显示应无异常温升、温差和（或）相对温差。注 意与同等运行条件下相同母排进行比较。测量时记录环境温度、负荷及其近 3 小时内的变化情况，以 便分析参考。检测和分析方法按 DL/T664 规定执行。6. PT/CT/MOA 现场带电检测技术内容序号项目说明1局部放电检测声电联合局部放电检测法2红外热像检测按 DL/T664 要求执行。3泄漏电流在线检测采用泄漏电流三次谐波补偿分析法6.1PT/CT/MOA 局部放电在线检测PT/CT/MOA 局部放电在线检测采用声电联合局部放电检测法和超高频电磁波局部放电检测法。声 电联合法检测原理与油浸式变压器检测原理相同。6.2PT/CT/MOA 红外热像检测检测 PT/CT/MOV 室本体，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差。检测和分析方法依 照 DL/T664 进行。6.3MOA 泄漏电流在线检测检测 MOV 采用泄漏电流三次谐波补偿法，增加了电场探头，补偿电网三次谐波对测量结果的影响， 是当前最可靠的避雷器在线检测方法，适合于电网中重要避雷器的检测。该方法符合标准 IEC60099-5 及方法 B2。7. 现场操作安全说明7.1 安全说明l现场局放检测均采用非介入无损检测技术(NDT)，对高压设备正常运行无影响；l 现场技术人员均接受相应专业技术培训及资格鉴定，拥有高压设备现场操作专业知识及现场经验， 并已取得高压上岗证，确保现场各项操作符合业主各项安全规定及生产要求。7.2 安全须知 现场操作人员应随时严格遵守安全条款。除应遵守电力相关部门的安全条款外，还应严格执行现场仪器使用的各项安全条款。仪器使用的一般安全条款如下：l 避免单独工作；l 仅授权受到过适当安全培训的技术人员使用该仪器；l 发现仪器有所损坏，不可继续使用；l 需定期检验所有