王梁伟，张青云，向 晓，刘红云，陈 磊

（国网湖北省电力有限公司 荆门供电公司，湖北 荆门 448000）

0 引 言

我国的各大变电所每年都要进行一次常规性的检查，以保障电网安全稳定运行，同时也为了确保设备正常使用。目前，带电检测技术逐步成熟，已经可以应用到电网很多方面的检测。带电检测方法包括超声波测试、紫外成像测试及红外成像测试等。带电测试技术的设备维护成本低、经济效益高，能够更好地满足社会对供电的要求。带电检测技术在电力系统内广泛应用，发现了大量的设备缺陷并及时地消除了安全隐患，在维护和检测一些大型电网设备的同时有效保障一次设备的稳定运行，已成为电网重要的维护技术之一。

1 变电站一次设备简介

1.1 电流、电压互感器

在实际运行过程中，变电站一次设备往往会流过较大的电流，甚至可以达到几十千安，并且目前国内的电压等级已经可以达到1 000 kV。实际运行中，使用电流互感器或者电压互感器来将一次电流、电压转化为固定变比的二次电流或者电压值，以提供给变电站内的计量装置、测控装置以及按照标准化配置的保护装置[1]。目前，大部分变电站都会将二次电压值设置为100 V，将二次电流值设置为1 A或者5 A，一般情况下会根据设计院的图纸来选择配套绕组。

1.2 高低压开关设备

变电站中最多的一次设备就是各种类型的开关或者刀闸设备。在实际运用中，断路器和隔离开关起着不同的作用，并且二者之间通过相互配合来完成运行方式的各种变换。隔离开关的主要作用是隔断电流，并且有明显断开点，可以充分保障设备检修时的人身安全和设备安全。其中地刀起着连通大地，平衡电位的作用。相较于隔离开关，断路器最大的特点就是具有灭弧功能。在实际运用中，主要使用断路器来开断正常运行情况下的电流。

1.3 变压器

变压器属于整个变电站最核心的一次设备。变压器具有改变交流电为直流电的功能，而成为变电站非常重要的一次设备。智能变压器需要网络的连接才能够实现其控制，还可以利用网络与其他设备进行数据交换。这种新型的智能变压器主要应用于电压等级较低的变电站内，其结构包含各种各样的电流以及电压传感器，并且在其中以模块化的方式并入了智能化单元管理执行机制，以完成对于运行状况的全时监控；可通过改变变压器的运行模式，以保障设备的可靠运行、稳定运行以及安全运行[2]。在变压器出厂前，各大厂商普遍会根据现场要求设定特征信息以及配套的结构信息参数，且录入其智能控制模块内。这能最大程度上避免由于人为因素而造成的干扰。

2 带电测试技术的基本原理与常用方法

2.1 带电测试技术概述

在实际运行的变电站内，停电窗口期并不容易申请，受到多方面条件的制约，因此带电检测技术具有非常实际的应用意义。依据《输变电设备状态检修试验规程》，可以按照如下方式定义带电测试技术：即是采用便携式测试设备，在被检测设备保持运行的状态下，检测现场测试设备的状态量。整个过程会在带电前提下的短时间内测试完成，并迅速做出判断，有别于长期连续的在线监测。本文就4种常见的带电测试技术进行简要介绍。

2.2 红外测温技术原理和常用测试方法

目前，红外热成像技术属于应用层面比较广泛的设备检测技术。该技术的原理是通过检测设备的温度分布来判断故障隐患。这项技术有很大的优势，不用直接接触设备也不用停电可以直接检测出设备出现问题的部位。通过分析红外热成像图的数据，就可以判断一个设备是否良好。这种技术对于检测设备的安全隐患问题很有意义，并且检测效率极高。

据相关研究表明，正常运行或者故障状态下的设备都会辐射出与设备温度具备一定函数关系的热量，辐射出的能量在检测仪器滤光片的作用下聚集到探测器上，然后被转换成电信号，再经过相关处理后，仪器上就显示出温度值。红外热成像原理结构如图1所示。

图1 红外热成像原理图

通过大量电网一次设备检测表明，红外热成像技术最主要适用于检测由于过电压导致设备出现的发热问题，或者设备出现异常时电流过大导致的发热问题。然后将红外图谱信息进行保存，存入图谱库中，以便日后查阅检测。

2.3 超声波局部放电测试技术原理和常用测试方法

超声波局部放电检测技术的使用也较为常见，其原理具体如下。设备局部放电，分子间相互碰撞就会产生一种机械声波。声波在经历不同的介质中会形成不同的衰减趋势，然后通过一定的时间到达超声波传感器中，这个时间很短几乎是瞬时的，因此超生波局部放电检测技术对设备故障的检测用时很短。超声波局部放电检测技术的测试过程仅仅只需要通过放置声感传感器以及电流传感器来完成，并且通过仪器的分析就能完成对于放电位置较为精准的判断与定位。

当然，超声波局部放电检测技术信号范围受限，只限于20～200 kHz的声波信号，超出这个范围的就无法检测到。

2.4 高频、特高频局部放电测试技术原理和常用测试方法

采用声波信号的频率检测技术，还有高频局部放电检测技术。这种技术相对于超声波技术，其检测频率较高，而且这种技术是我国变电站对一次设备最常用的检测方法之一。利用这种技术可以检测变压器、电抗器、电容器、组合电器、高抗以及最基本的电力电缆等设备，并对这些类型的电力设备是否存在局部放电做出一个较为准确可靠的判断。传感器可以将高频脉冲电流信号进行耦合，这种电流信号也可以用探针耦合。高频局部放电测试原理如图2所示。

图2 高频局部放电测试原理图

高频局部放电测试是非嵌入式测试，分为3个测试步骤。（1）将各种特殊的线进行连接，然后再安装高频放电传感器；（2）进行测试，通过仪器形成对应的图谱，再对图谱进行分析，测试出异常的电信号；（3）确定出异常的电信号，然后对设备进行定位诊断。

2.5 紫外成像测试技术原理和常用测试方法

紫外线成像技术也是常见的测试方法，通过对一次电力设备的检测可以确保电网正常的运行。电力设备通常处于室外环境，会有一些比较粗糙的污染物附着，随后就会出现放电现象，紫外线成像技术就适用于这种检测情况。紫外线成像技术最早研发于1981年，经过长时间的沉淀发展，才被广泛应用。目前，我国大部分电力公司已经配备了这种仪器，对于一次电力设备的检测起到了积极作用。

紫外线成像技术对于放电的波长有一定的要求，一般处于240～280 nm，电晕放电的波长通常处于230～405 nm。如果放电波长较窄，其在仪器上呈现的图像就很不清晰，将会影响故障的诊断。此外，紫外线成像测试装置可配备一种特殊的相机，将紫外线经过特殊的处理与可见光影像进行叠加，最终在仪器的终端设备上展示出能够清晰可见的图像[3-5]。

常用的紫外成像测试设备包括紫外电子光学探伤仪、紫外电晕测试仪以及紫外线探照灯等设备。在实际的变电站一次设备测试中，紫外成像测试仪往往是应用最多也是最常规的紫外线测试设备。

2.6 带电测试技术对比分析

表1中，这4种方法各有优缺点。在现场生产中，每一种测试方法都不是相互独立，往往需要使用两种测试方法进行综合性的对比才能确认设备产生缺陷的具体原因。因此，检测人员可根据现场需求使用合适的方法来获得最好的检测效果。

3 结 论

目前，随着电网结构的日益坚强，越来越多变电站投入运行，给运维人员的工作带来了一定的困难和挑战。本文针对一次设备进行了简要的介绍，较为系统阐述了目前比较主流的几类带电检测方法，并就各种方法之间的优劣性进行了比较，对运维人员开展工作和成长自身技能有指导作用。

表1 带电测试技术对比