刘潇

（国网天津市电力公司检修公司，天津300232）

1 引言

2006 年年初，国家电网公司对各网省公司带电检测装置应用情况进行了调查统计。统计结果表明：华北、华东电网的带电检测装置最多，西北电网的带电检测装置相对较少。在变压器本体、电容型设备、金属氧化物避雷器、开关类设备、GIS设备、综合监测6 类带电检测装置中，金属氧化物避雷器带电检测装置应用最多；电容型设备和变压器本体带电检测装置次之。这也从侧面说明金属氧化物避雷器、电容型设备和变压器本体的带电检测技术相对比较成熟。同时，开关类设备、GIS设备的带电检测装置应用较少，是因为开关类设备，特别是断路器的结构区别较大，安装带电检测装置的空间难度和技术难度很大。但随着技术的不断成熟，超声波检测仪、超高频局放检测仪等带电检测设备的应运而出，我国电网设备的故障检测手段将会越来越多[1]。

2 技术应用的目的和意义

该技术主要应用于GIS 和容性设备故障识别，结合带电检测对典型绝缘缺陷进行故障分析，为更好地开展设备状态检修工作，提供更为可靠的技术手段，并结合GIS 和容性设备查找故障和处缺过程中所采取的手段提出相关带电检测新技术，确保及时、准确、快速地诊断和处理故障[2]。

3 国内外带电检测技术水平的现状

带电检测是指在设备不停电的情况下，对设备状态量进行测试的一种试验方法，其特点为短时间内进行带电检测，区别于长期不间断的在线监测。20 世纪七八十年代以来，电力设备带电检测技术随着传感器、电力电子技术的进步进入了高速发展期，带电检测系统的准确性、可靠性和信息传输质量，基本上实现了电力设备绝缘状态检测的目的[3]。当前国内外对于GIS 和容性设备带电检测方法中，以下几种主要的方法还有待进一步研究和完善。

3.1 超高频局放检测法

超高频局放检测技术是指对频率介于300～3000MHz 的局部放电信号进行检测和研究的一种测试方法。由于其信号传输时衰减快，所以被试设备外部的超高频干扰信号频带既比设备内部的局部放电信号窄，其强度又随频率的增加而下降，到达被测设备的超高频分量较少，可避开相当一部分的其他放电脉冲的干扰。超高频法虽然具有一系列优点，但也存在一些缺点，如不能定量分析放电量水平等[4]。

3.2 高频局放检测法

高频局放检测技术是指对频率介于3～30MHz 区间的局部放电信号进行检测和研究的一种测试方法。高频局部放电测量法的优点是传感器安装方便、安全，适合现场大规模的局部放电巡检，其测量信号带宽较宽，可进行时域和频域的综合分析。缺点是传感器需装于设备外表，会受到其他外界信号的干扰，会造成一定的误判。

3.3 超声波信号检测法

超声波信号检测技术是指对频率介于20～200kHz 区间的声信号进行检测和研究的一种测试方法。当发生放电时，部分信号会传输到外壳表面上，可通过传感器收集相关信号进行检测。该方法的优点是不受外界电磁干扰的影响，可精确定位放电源。缺点是灵敏度较低，对放电故障类型判断相对困难，难以实现视在放电量的标定。

局部放电发展趋势图、相位统计谱图和脉冲序列分布谱图是分析局部放电信号特征的有效方法，也是国内外常用的局部放电信号特征分析方法。

3.3.1 局部放电发展趋势图

该方法通过收集的最大和平均放电幅值、放电次数等特征值来绘制平均放电幅值-时间趋势图（Vave-T）、放电次数-时间趋势图（N-T）以及最大放电幅值-时间趋势图（Vmax-T）、图等。

3.3.2 局部放电相位统计谱图（PRPD）

局部放电相位统计谱图主要包含放电幅值、次数、相位等相关信息。其相关图谱主要有：

1）φ-qave图。该图谱是将一个周期相位等分为若干个相位段，其中每个段内φj的平均放电量为式中，M为检测工频周期数，qjsi为第s个检测周期在相位段φj内第i次放电的放电量，njs为第s个周期在相位段φj内的放电次数。将qave以柱状图形式表示，可以绘制出φ-qave图谱，反映出放电量随相位变化的分布规律。

2）φ-n图。该图谱是该图谱是将一个周期相位等分为若干个相位段，每个相位段φj内的放电次数其中，M为检测工频周期数，njs为第s个周期在相位段φj内的放电次数，将N用柱状图表示，可以绘制出φ-N图，反映出放电次数随相位变化的分布规律。

3）灰度图。该图是反映放电重复频率n、放电量q、放电相位φ 三者关系的图谱，将放电重复频率n值的大小转化为灰度值，可以反映出放电量q在一定范围内的局部放电的重复率对相位窗的分布情况。

3.3.3 局部放电脉冲序列分布谱图（PRPS）

该图谱记录了局部放电脉冲幅值和时间参数等相关信息，主要有Δu分布谱图和Δu/Δt分布谱图。Δu分布谱图是指多个连续工频周期内，通过记录电压u和放电时间t建立相关脉冲序列，并计算连续放电间电压差的分布信息。Δu/Δt分布谱图是指电压差与放电时间间隔的比值。

4 技术发展趋势

对GIS 和容性设备进行带电检测能够及时发现设备故障，检测方便快捷。故障发现后，可以根据故障的严重程度，决定是否对设备进行停电试验，停电试验能够准确地发现故障类型并确定维修方案。带电检测的优点是不影响电力系统的稳定运行，不需停电操作，不需要改变电网运行方式，不会造成社会上用户停电，可以大大提高经济效益和扩大社会效益。带电检测的工作可按照试验周期定期开展，可以实现不间断连续测试。试验数据方面在一定程度上带电比停电测试更为有效及时可靠。停电试验是根据设备检测周期或者问题缺陷等才开展的检测，而带电检测则是根据设备常出现或是易出现的关键数据指定的检测方案开展的试验工作，更为及时有效。

随着特高压技术的快速发展，电网规模、设备容量的日益增大，以及智能电网的应运而生，人们对电网可靠性的要求越来越高，设备安全性的要求更为迫切，可以说带电检测技术的发展趋势应该是朝着以下几个方面进行：（1）建立多功能多参数的智能综合检测平台，即通过大数据把电气设备绝缘状态的关键性参数通过分析计算反映出来；（2）提高带电检测装置的可用度，即在现有基础上不断提高其可靠性和灵敏度；（3）建立数据库和专家系统，在原有试验经验的基础上，通过人工智能技术，实现GIS 与容性设备的故障快速诊断和精准决策。