电力设备带电检测技术

1、电力设备带电检测技术引引言言1主要带电检测技术主要带电检测技术2目目 录录31案例分析案例分析随着电网规模逐随着电网规模逐年年扩扩大大，设设备备检检修修试试验验工工作作量量急急剧剧增增加加，由由设设备检备检 修所带来的经修所带来的经济济成成本本、社社会会成成本本也也日日渐渐突突出出，传传统统的的设设备备试试验验、检检测测方方 法已经制约了法已经制约了电电网网及及公公司司的的发发展展。电力设备带电检电力设备带电检测测技技术术是是采采用用便便携携式式检检测测仪仪器器，对对运运行行中中设设备备状态状态 量进行现场检量进行现场检测测系系列列技技术术的的统统称称。带带电电检检测测技技术术突突出出特特点点

2、在在于于可可以以实实现现 部分输、变、部分输、变、配配电电设设备备在在运运条条件件下下的的状状态态诊诊断断、缺缺陷陷部部位位的的精精确确定定位位、 缺陷程度的定缺陷程度的定量量分分析析，解解决决了了部部分分设设备备运运行行后后没没有有测测试试手手段段的的难难题题，有有 利于提高设备利于提高设备的的可可靠靠性性，有有利利于于开开展展设设备备状状态态评评价价和和状状态态检检修。修。2设备缺陷：设备缺陷：声、声、光光、热、热、电磁电磁异异常常监测信号：监测信号：振动振动、超声超声波波、电、电磁磁波、波、发发热、热、局局部放部放电电设备运行设备运行在额定在额定电电压下，其本压下，其本体体能够表征出能够

3、表征出“声、光、热声、光、热、电电 磁磁”等特等特征，征，这这些特些特征征可通可通过过振动振动、超声超声波波、电、电磁磁波、波、发发热、热、局局部部 放电等状放电等状态量态量来来监测监测；带电带电检检测就测就是是通过通过监监测这测这些些状态状态量量的异的异动动， 达到发现达到发现设备设备缺缺陷的陷的目目的。的。3对对输输、变变、配电配电设设备的备的状状态监态监测测技术技术重重点开点开展展项目项目有有：空：空间间电电 磁磁波频谱波频谱测测试技试技术术、高频局高频局部部放电放电测测试技试技术术、振荡波振荡波测测试技试技术术、超超 声声波测试波测试技技术术、暂暂态态地电压地电压测测试技试技术术、高速

4、、高速示示波器精波器精确确定位技定位技术术、 超高频超高频测测试技试技术术、油油色色谱分析谱分析技技术术、红红外热外热成成像测像测试试技技术术、S SF6F6气体气体 分析技术分析技术、内窥镜技、内窥镜技术术等。等。技术难点在技术难点在于于基于基于现现场检测场检测和和应用应用研研究究，形形成抗干成抗干扰扰、故、故障障定定位位和和故障诊故障诊断断等电力等电力设设备综合备综合检检测的测的方方法和技法和技术术；工作；工作难难度在于度在于需需要要 测测试约数试约数万万余件设余件设备备，处理，处理统统计分计分析析大量数大量数据据，对发对发现现缺陷的缺陷的解解体体 分析确认分析确认检测检测技技术的术的有有

5、效效性性。4主要带电检测技术主要带电检测技术2引言引言1目目 录录35案例分析案例分析主要技术主要技术包括：包括：高频局放高频局放监测监测相对介质相对介质损耗因数损耗因数相对电容相对电容量比值量比值在线油色在线油色谱分谱分析析DGA油中腐蚀油中腐蚀性硫性硫分分析析同时采用同时采用超声超声波波监测监测、空间空间电电磁波磁波频频谱分谱分析析、红、红外外热成热成像像、紫、紫 外成像、外成像、高速高速示示波器波器定定位及位及工工业内业内窥窥镜作镜作为为辅助辅助技技术。术。61 电容型设备状态电容型设备状态监监测测技术技术2 开关类设开关类设备状态备状态监监测技术测技术7主要技术主要技术包括：包括：超高

6、频、超高频、射频检测、射频检测、超超声波、频谱声波、频谱分分析析 在检测过在检测过程中尝程中尝试试使用使用了了Pocket-AE对所对所采集不同信号采集不同信号依据噪声依据噪声识别识别技技术进术进行行特征特征性性识别识别，对信对信号号的特的特征征指数指数进进行行判断，从判断，从而完成对局而完成对局放放信号的分析。信号的分析。暂态地电压暂态地电压红外热成红外热成像检测像检测SF6气体微气体微水检水检测测、SF6气气体纯度检测体纯度检测、SF6气气体体有害气体分有害气体分析等。析等。主要主要技术技术包括：包括： 高频局放高频局放监测监测 交叉互联交叉互联电流电流监监测测 电缆光纤电缆光纤测温等技术

7、测温等技术同时采同时采用用超超声波声波监监测、测、空空间电间电磁磁波频波频谱谱分析分析、高速示高速示波器以及波器以及红外热成像红外热成像作作为辅助技术。为辅助技术。83 高压电缆状态监高压电缆状态监测测技术技术4 配网设备状态监配网设备状态监测测技术技术9主要主要技术技术包括包括 OWTS局放监测局放监测 暂态地电暂态地电压监测压监测 超声波等超声波等技术技术同同时时红外红外热热成像成像及及绝缘绝缘测测量等量等作作为辅为辅助助技术。技术。 主要测试仪器装置10案例分析案例分析2引言引言1目目 录录311主要带电检测技术主要带电检测技术1 变压器缺变压器缺陷案例陷案例在 对 某站 2 110KV

8、 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典型案例典型案例500450400350300250200150100500CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CO CO2 H2总烃典型案例典型案例13经了解，经了解，这台这台变变压压 器生产厂家是第一次制器生产厂家是第一次制 造电缆出线变压器造电缆出线变压器，为为 了控制出线部位局方了控制出线部位局方， 采用环氧管结构，该环采用环氧管结构，该环 氧管存在质量

9、问题，氧管存在质量问题，曾曾 因该环氧管曾经发生过因该环氧管曾经发生过 事故事故。经现场处理。经现场处理，变变 压器投运压器投运后信号消后信号消失失。14套管套管与电与电缆缆软连软连接接的的环氧环氧管管存在存在局局部放电部放电典型案例典型案例由由于该于该制制造厂造厂当当时时为为我公我公司司提提供供4 4台台变变压压器器，可可 认定为同家族产认定为同家族产品。品。经测试其他三经测试其他三台，台，发现个别发现个别 电缆桶电缆桶内内也也存存在局在局放放信信号号。统统计计4 4台台变压变压器器1 12 2只只 1 11 10 0kVkV电缆电缆桶桶有有6 6只有明显的局放信只有明显的局放信号，号，因因

10、此此可认可认 定为定为家族性缺家族性缺陷陷。典型案例典型案例缺陷电缆桶152 GIS缺陷案例缺陷案例某某站站110kVGIS设备设备 出厂出厂日日期期是是1997年年11月，月， 投运日期投运日期为为1999年年8月月30日，日，共共安装运安装运行行5个间个间隔隔。 自运行自运行以来以来，设备设备运运行情行情 况良好况良好，未出现较大的异，未出现较大的异常情况。常情况。典型案例典型案例1#2#3#5#4#6#716#2月月2日和日和3月月16日日对对110kVGIS设备设备进行进行了了状状态监态监测测工作，工作， 未发现异未发现异常情况。常情况。但但9月月17日状日状态态监测人员对监测人员对该

11、该站进行的特站进行的特巡巡工工 作中，使作中，使用超用超高高频局频局放放检测检测仪仪发发现现134GIS间间隔存隔存在在异常异常信信号，号， 经分析该经分析该异常信号应异常信号应该该是是在在3月月16日日至至9月月17日期间内出日期间内出现现的突的突 发的信号发的信号，随后有关，随后有关技技术人员开展术人员开展了了一系列跟踪一系列跟踪监监测、缺陷定测、缺陷定 位及分析位及分析工作。工作。17典型案例典型案例接地接地刀闸处超高频刀闸处超高频放放电现象三维电现象三维波波形图形图频域图频域图410MHZ时域图时域图典型案例典型案例18根据频谱根据频谱仪测仪测试试，在在9月月17日日时时域异域异常常信

12、号信号为为600MHz以以上，上，9月月29日时日时域域410MHz时时有有明明显显的的信信号号；结结合合超超高高频频信号信号 与频谱信与频谱信号的号的变变化特化特征征，在，在现现场采场采取取了排了排除除外界外界干干扰、扰、与与同类同类 设备比较设备比较等措等措施施，通，通过过连续连续的的监测监测及及相关相关数数据分据分析析，经，经分分析认析认 为为在在134-4隔隔离离开关开关内内部存部存在在局部局部放放电缺陷电缺陷 ，决定解，决定解体检体检查查。11月月3日在日在国国内内某公某公司司对更对更换换下下的的134-4隔离隔离开开关关绝缘绝缘件件、134-47接地隔接地隔离离开开关关及及绝绝缘缘

13、盆盆子子进进行行了了试试验验、解解体体及及分分析析工工作作。典型案例典型案例19B相绝相绝缘拉缘拉杆杆空洞实物空洞实物及及X光照片光照片 经经过过车床切削车床切削后后在在B相绝缘传动相绝缘传动轴高轴高电位端出现电位端出现3个孔洞，孔个孔洞，孔洞洞1尺寸尺寸 为：为：直径直径2.5毫米，毫米，深深1.4毫米；孔毫米；孔洞洞2 尺寸尺寸为：直径为：直径2.8毫米毫米，深深1.6毫米；毫米；孔洞孔洞2尺寸为：直尺寸为：直径径1.3毫米，毫米，深深1.0毫毫米。米。20对相关绝缘件进行局部放电试验，其结果如下：21通过上通过上述述工工作认为作认为134-4隔离开隔离开关关相绝缘拉相绝缘拉杆杆存在内部空

14、存在内部空穴穴绝缘缺陷，绝缘缺陷，造造成运成运 行中行中产生局部放电产生局部放电现现象。象。部件部件名称名称施加电施加电 压压（kV）局部局部放电放电量量（pC）厂家厂家出厂值出厂值试验规试验规 程要求程要求 值值结论结论绝缘绝缘盆盆A相相151kV2.73pC5pC合格合格绝缘绝缘盆盆B相相151kV1.83pC5pC合格合格绝缘绝缘盆盆C相相151kV1.73pC5pC合格合格B相绝相绝缘拉杆缘拉杆151kV4.03pC5pC按照按照出厂标准不合格出厂标准不合格C相绝相绝缘拉杆缘拉杆151kV4.03pC5pC按照按照出厂标准不合格出厂标准不合格AC绝缘连绝缘连 杆杆3pC5pC返厂返厂后

15、，试验前进行后，试验前进行 厂内厂内工装时损坏工装时损坏3 高压电缆高压电缆缺陷案例缺陷案例22某厂家进某厂家进口电口电缆缆终终端端在电网投运在电网投运十十余年中余年中，在在一一个地区共个地区共发发生生6次次故故障障，全国发生，全国发生17次故次故障障，近两年故，近两年故障障发生频次呈发生频次呈增增加加 趋势。故趋势。故障均伴随强障均伴随强烈烈爆炸，对周爆炸，对周围围设备和人员设备和人员造造成威胁，对成威胁，对电电网安全网安全运运行行带带来来一一定定的的风险风险。多多次次对该进对该进口口终终端端开展了带电开展了带电局局放检测放检测，成功发现，成功发现多多20多多异异常设备，部常设备，部分分是危

16、急缺陷是危急缺陷，给予给予 了及时了及时处处理。理。某某变电变电站站3#变变联联络电络电缆缆测试测试情情况况 高频检测高频检测A相接头相接头Techimp 高频局放高频局放信号，幅信号，幅值最高值最高5V23113A相相 电缆仓电缆仓24113B相相 电电缆缆 仓仓超高频检测超高频检测射频检测射频检测251133主主变电变电缆缆终终端端A相相超声波检测超声波检测 在在1133主变主变电电缆缆终终端端A相法相法兰兰盘与盘与护护层保层保护护器连接器连接的螺栓处的螺栓处存存在在11dB的异的异常常信信号；号；SF6气体分析气体分析使用使用SF6有有害害气气体成体成份份分析分析仪仪进行进行相相关检关检

17、测测，无，无异异常常 数据。数据。26 结论：结论：A相电缆接头内部严重放相电缆接头内部严重放电电，属，属 危急缺陷，必危急缺陷，必需需马马上上停停运。运。27电缆接头电缆接头切割后在实切割后在实验验室进行的试验室进行的试验28实验室传实验室传统脉冲法电统脉冲法电缆缆接头局放试验接头局放试验29电缆油化验电缆油化验30电缆接头电缆接头解体情况解体情况31定性：家定性：家族性缺陷族性缺陷32该批进口电该批进口电缆缆终终端端投投入入使使用用集集中中在在19972004年期间，应年期间，应用用于于110kV及及以上的以上的GIS终端或变终端或变压压器器终终端端，金金属属应应力力锥锥结结构构。该该批批

18、终终端端分分布布在在22个变电个变电 站，站，78路电缆回路，路电缆回路，共共计计139组组 。普测后危急缺。普测后危急缺陷陷11组，组，严严重重缺缺陷陷2组组，一，一般缺陷般缺陷17组，无缺陷组，无缺陷表表征征109组。组。具具有有典典型型家家族族性性缺缺陷陷特特征征。主主要要问问题题为：为：工艺设计不合工艺设计不合理理形形成成气气隙隙 电缆绝缘增厚电缆绝缘增厚处处理理工工艺艺复复杂杂，对对安安装装质质量量的的要要求求过过于于苛苛刻刻，带带材材绕绕包包质量质量难以保证；关难以保证；关键键工工艺艺未未做做明明确确质质量量要要求求，允允许许误误差差范范围围过过大大且且缺缺失失必必要要的的质质 量

19、控制、检查量控制、检查手手段段。诸多工艺、制诸多工艺、制造造缺缺陷陷导导致致局局放放发发展展 该该终端核心部终端核心部位位电电场场集集中中，并并存存在在弹弹性性元元件件失失效效、应应力力锥锥涂涂层层开开裂裂、密密封元件开裂变封元件开裂变形形等等缺缺陷陷。4 开关柜缺开关柜缺陷案例陷案例332月月24日，日，检测检测人人员员在在对某变电对某变电站站进行进行状状态监态监测测普测普测时时使使 用超声波用超声波发发现现35kV开开关关柜柜331处有明显处有明显的的局放超声，局放超声，且且3455 至至333开关开关柜柜PDL01值值大。大。3月月2日状日状态态监测人员在监测人员在该该站使用站使用 PD

20、M03对对3455至至334开关开关柜柜进行了长时进行了长时间间在线检测。对在线检测。对 PDM03长期检测的长期检测的数据分析发数据分析发现现3455处存处存在在放电异常。并放电异常。并 于于3月至月至4月底月底期期间多间多次次对该对该站站35kV柜柜进行进行了了跟踪跟踪检检测。测。典型案例典型案例现场使用现场使用的仪器的仪器是是U Ul ltraprtrapro obe9000be9000 超声波超声波局局部部放电探测仪放电探测仪34典型案例典型案例调度调度号号或或开开关关柜柜名名称称有无有无异音异音备注备注（异音地点、（异音地点、频频率率、d dB B值）值）3 345-45-5 5到到

21、3 33 30 0之之间间缝隙处缝隙处有有开关开关柜后柜处：柜后柜处：4 40 0K KH Hz z，2 21 1d dB B；2 20 0K KH Hz z，1 10 0d dB B3 33030到到3 33 31 1之之间间缝隙处缝隙处有有开关开关柜后柜处：柜后柜处：4 40 0K KH Hz z，2 22 2d dB B；2 20 0K KH Hz z，1 14 4d dB B3 33131到到3 33 32 2之之间间缝隙处缝隙处有有开关开关柜后柜处：柜后柜处：4 40 0K KH Hz z，2 25 5d dB B；2 20 0K KH Hz z，1 16 6d dB B3 3323

22、2到到3 33 33 3之之间间缝隙处缝隙处有有开关开关柜后柜处：柜后柜处：4 40 0K KH Hz z，2 23 3d dB B；2 20 0K KH Hz z，1 12 2d dB B3 33333到到3 33 34 4之之间间缝隙处缝隙处有有开关开关柜后柜处：柜后柜处：4 40 0K KH Hz z，2 20 0d dB B；2 20 0K KH Hz z，1 11 1d dB BPDM0PDM03 3在线监测在线监测仪仪探头布置点图探头布置点图典型案例典型案例35监测数监测数据图据图各通各通道烈道烈度度图图 红色红色为为1 1通通道道、蓝、蓝色色为为3 3通通道道36各通各通道脉道脉

23、冲冲数图数图 红色红色为为1 1通通道道、淡淡红色红色为为1 12 2通通道道、绿、绿色色为为3 3通道通道5月月4日进日进行停行停电电检查，结合检查，结合传传统试验发现统试验发现在在336335间穿柜管间穿柜管 内簧片变内簧片变形，进行了形，进行了更更换。换。发现发现3处处穿穿柜柜管内部出现管内部出现明明显局放缺陷显局放缺陷，更换了相应更换了相应的的穿柜管；对穿柜管；对恢复后的恢复后的设备设备进进行了行了相相关检关检测测，未，未发发现异现异常常信号信号，缺陷缺陷得得到消到消除除。37典型案例典型案例3 3月月2 26 6日在日在对对某某110k110kV V变电站进行变电站进行气气体测试时发

24、体测试时发先先该站所有该站所有3 35 5kVkV断路器内断路器内SFSF6 6气体气体中中有害有害物物质均质均超超出规出规程程要求要求，详细详细情情况见况见下下表：表：385 SF6断路器断路器缺陷案例缺陷案例典型案例典型案例调度号调度号SOSO2 2（L L/ /L L） H H2 2S S（L L/ /L L）标准标准3 30 01 19 9.8.88 80 0.5.51 1 5 5为缺陷为缺陷3 30 02 21 14.14.18 80 0.5.56 63 34 45 51 12.22.27 70 0.6.61 131319 9.4.41 10 0.2.28 8水分及纯水分及纯度的度的

25、测测试，试，测测试结试结果果如下：如下：39注：注：水分要求在水分要求在2 25 50 0p pp pm m以以下下；纯度要；纯度要求求9 97 7以上。以上。典型案例典型案例调度号调度号SOSO2 2含量含量水分水分含量含量气体气体纯度纯度4 4月月1 17 7日日4 4月月2 20 0日日4 4月月2 28 8日日3 30 01 11 13.3.4 4L L/ /L L1 13.83.87 7L L/ /L L1 12.32.38 8L L/ /L L4 420p20pp pm m9 90.00.0% %3 30 02 21 16.46.47 7L L/ /L L1 16.36.37 7L L/ /L L1 15.15.17 7L L/ /L L4 460p60pp pm m8 84.94.9% %3 34 45 51 15.75.79 9L L/ /L L1 15.5.4 4L L/ /L L1 14.14.19 9L L/ /L L4 425p25pp pm m8 87.67.6% %31311 10.20.20 0L