帶電檢測技術在油田電網應用現狀及發展建議

中油電能供電公司電力檢測技術中心 李麗君 李 陽

隨著檢修人員逐年減少（自然退休減員，市場開發需要人員分流，后續力量補充不足），造成各專業技術人員嚴重短缺。探索“以試定檢”的檢修新模式成為必然，其前提是以可靠的帶電檢測以及在線監測技術為保障。作為目前乃至今后最主要的設備檢測技術，帶電檢測以先進技術和設備為支撐，即便在不停電的狀態下也能對電氣設備進行檢測，可及時準確掌握設備運行狀態，超前防范設備隱患，保證設備的安全可靠經濟運行，降低事故損失和供電風險，提高工作效率。

1 檢測項目

帶電檢測的標準依據主要有電力行業標準和國網相關標準以及設備廠家自定義的標準。試驗項目主要有特高頻局部放電帶電檢測、超聲波局部放電帶電檢測、暫態地電壓測試、紅外檢測、紫外檢測以及一次設備在線監測等技術手段。

1.1 高頻脈沖電流檢測

其實現借助了3～30MHz頻率帶寬支持，當電網設備局部放出電流脈沖等特定信號后，可自動對信號信息進行收集并做出準確性的分析和判斷，整個檢測過程不影響設備運行，也不受帶電影響。變壓器內部放電不是整體而是局部的，一旦開始放電便會形成高頻信號，這種信號流通鐵芯接地線后便形成完整回路，此時提前設置在鐵芯接地線上的高頻電流傳感器不會放過“蛛絲馬跡”，將放電信號及時捕捉到，經自動分析將檢測結果直接發送到巡檢儀器上，屏幕上會實時顯示檢測數據。變壓器局部放電檢測的方式中高頻脈沖電流是最常用的，也是目前技術效果最佳的，尤其是線圈、夾件等材料上流經的放電信號捕捉十分準確。

1.2 超聲波檢測

無論是電壓器設備還是其他電抗器設備，在其內部出現局部放電的同時會釋放出強大能量，這些能量多是噴涌式的瞬間爆發，進而影響分子狀態，在遭受強烈沖擊后分子與分子的接觸使其釋放超聲波。超聲波一經形成便會以變壓器油為介質，由球面波形式迅速四散出去?；诖?，要獲得放電超聲波，只需將超聲傳感器置于變壓器油箱外部即可，設備會自動接收。超聲波檢測可有效檢測變壓器本體上的局部放電信號，對于本體上外層線圈及引線和油箱內部磁屏蔽松動引起的放電等靈敏度較高。由于超聲傳播的固有特性，可根據超聲信號幅值對局部放電位置進行判定。

1.3 特高頻局放檢測

電力設備絕緣體往往具有高強度絕緣性，同時還伴隨較高的擊穿場強，如果局部放電的發生范圍較小便會有更快的擊穿速度，高速狀態下的脈沖電流呈現陡直狀態，以1ns為時間界定，脈沖電流的上升時間不會超過這一界定點且伴隨高頻率電磁波。局部放電檢測特高頻（UHF）法在實際應用中因其靈敏性和優良抗干擾性，可較大程度防止現場干擾，同時還具有局部帶電檢測、定位和缺陷識別功能，這些功能的具備成為這項技術的特有優勢。在此需要注意的是，因實際電網設備的差異，UHF法需要選擇適合的特高頻傳感器，一般有內置式和外置式兩種。

1.4 暫態地電壓測試

設備一旦局部開始放電，帶電粒子就會循著帶電體以非常高的速度移動，經由接地非帶電體后形成高頻電流行波，待形成后又以光速不受限制的傳播到各處，此處提到的非帶電體最典型的即為配電設備柜體。電流行波會在柜體內表面發生聚集而不會穿透柜體，這與集膚效應有關。若是電流行波在移動時經過斷開的金屬或絕緣連接處，波體就會離開柜體內表面去到外表面，同時向四周肆意發散電磁波，這時金屬柜體的外表面在相應作用下形成暫態地電壓(TEV)，這種形式的電壓檢測有針對性傳感器設備。

1.5 紫外成像檢測技術

輸變電設備在持續運行期間周圍電場強度是不斷變化的，呈現不斷增強的趨勢，當數值到達一定程度會有電暈現象出現，進而引發周圍空氣的電離現象。當出現電離現象，空氣中存在的電子便會借助電場充實自身能量，然后將能量以電暈、閃絡等方式釋放出來，最終形成紫外線光波。紫外成像檢測設備的檢測對象便是紫外線光波，此設備通道有兩條，一為紫外光，多在電暈成像中應用；另一為可見光，多在周圍環境拍攝中應用。兩條設備通道生成不同圖像，將其不同圖像疊加融匯成一張圖像，便可清晰呈現出設備電暈情況和周圍環境狀況。依據圖像及分析結果，相關人員便能清楚掌握輸變電設備此時實際的電暈狀況。

1.6 紅外測試

設備工作期間常有發熱現象，這是電流和電壓的作用結果，發出的熱量透過探測器生產紅外成像，在相應顯示屏幕上會清晰體現出來。應用遠紅外檢測技術能快速監測和診斷出電力設備大多數過熱故障。在此需要注意的是，雖然這項技術目前應用范圍已十分廣泛，但有些局限性還有待改進。

1.7 電力電纜局部放電帶電檢測

電纜局放帶電檢測時電測法常被采用，其中又以電磁耦合法應用最為廣泛。一般對電纜設備的局部放電檢測工作需要通過信號耦合方法，在檢測系統中匯總電纜絕緣劣化造成的放電信息，根據信號耦合傳感器的差異，檢測時電測耦合法需要選擇最適合的，可供選擇的有電容耦合法、電感耦合法、超高頻耦合法、方向耦合法和差分法。油田電網采用電容耦合法對電纜附件做局放檢測，與常規檢測方法相比不僅不會影響電纜的絕緣性而且靈敏度更強。有一點需注意，高頻信號和低頻信號不同，其減退程度更強，所以為保證檢測真實性和可靠性只安裝一個傳感器是不夠的，需在電纜接頭處同時安裝多個傳感器，通過改進傳感器采樣效果得到進一步增強。

2 油田電網帶電檢測技術應用

2.1 變壓器局部放電帶電檢測技術

油田電網2017年引進變壓器局部放電帶電檢測技術，每年針對供電公司所轄34座110kV變電所的75臺主變壓器進行巡檢，截止2021年10月共完成341臺次變壓器巡檢，發現放電缺陷4項；GIS設備超高頻局部放電檢測技術應用。油田電網擁有GIS設備的110kV變電所共三座：鐵人變、向陽變、煉化變，氣室共137個。2014年GIS超高頻局部放電檢測技術應用以來，每年針對各氣室進行巡檢，截止2021年10月共完成17座次110kV變電所690個氣室的帶電檢測，未發現異常。

2.2 電力電纜局部放電帶電檢測技術

2018年對6組110kV電纜線路開展高頻局放帶電檢測應用，馬鞍山站110kV聯絡電纜高頻局放現場帶電檢測：該電纜采用單端直接接地、另一端保護接地方式，帶電檢測采用高頻電磁耦合法，在進線側空氣終端測量，接頭采用傳感CT卡接地線的方法進行。進線側空氣終端A、B、C三相高頻檢測未發現異常局部放電信號，A、C兩相發現較大懸浮放電。檢測結論：未發現內部絕緣局部放電信號，發現較大的懸浮放電，建議檢查接地是否可靠，終端連接件有無氧化銹蝕或者局部斷線的問題。

2.3 變壓器局部放電在線監測技術應用

圖1 C相高頻測試典型圖譜

變壓器局部放電監測系統2017年在向陽一次變安裝調試成功運行至今，6個傳感器運行平穩，監測數據未發生異常。從傳感器監測界面可看出，1#主變、2#主變視在局部放電量范圍在-80.00～-65.10DBM，放電量較低且波動不大，主變運行平穩。

2.4 35kV開關柜暫態地電壓檢測

2021年3月22日對35kV366熱化四線開關柜進行時，發現該柜體前面板TEV幅值較大、為23.3dB，相鄰柜體前面板信號幅值為11dB，背景信號為5dB，異常信號幅值高于背景信號，通過對異常信號波形圖譜分析發現，該信號在一個工頻周期內存在多簇異常信號，且每兩簇信號相位差基本一致、幅值相近，不符合局部放電特征，為進一步確定該干擾源，將狀態指示燈關閉、發現該信號消失，將其打開該信號重新出現，說明該異常信號來自狀態指示燈，與高壓設備無關。判定為分合閘位置指示燈老化，建議更換。

3 下一步建議

進一步加大帶電檢測工作的開展力度，從制度、管理上形成嚴格的監督機制，人員、設備上給予保障，同時還應在保證電網和設備安全的前提下積極探索使用新技術，積累經驗，保證電力系統的安全運行。

3.1 夯實基礎、建立規范，提升監督管理水平

根據目前我國帶電檢測技術發展看，技術較為多樣化，但在穩定性、可靠性上明顯存在不足，有待改進，影響了檢測效果。因此職能部門需要提高監督管理效率，通過科學、有效的方法提升檢測技術水平。建立油田電網自身的帶電檢測技術規范和標準，完善帶電檢測技術的相關體系建設。在總結積累各類帶電檢測以及在線監測系統應用經驗基礎上，結合油田電網負荷多元化、檢修狀態化的特點制定相應導則，明確各類一次設備的帶電檢測試驗手段、方法、判定原則以及試驗周期。加強檢測記錄和診斷報告的建檔管理，通過設備之間的橫向比較以及歷次檢驗結果的縱向比較，有效地發現潛在的問題。

3.2 建立專業化信息平臺

電力設備運行是否穩定，需要根據設備檢測數據結果進行判斷，帶電檢測技術的主要功能和目的便是收集設備運行數據。為此，設備管理負責人要從根本上重視設備檢測，獲得充足條件支持，建立專業的信息平臺，對設備檢測相關的數據、檔案等進行完善，將信息在平臺中同步共享，形成動態化的數據體系，為電網設備的檢測工作提供有力支持。

3.3 建設優秀的帶電檢測技術團隊

增加帶電檢測專業人員的配置，分層次建立專業化的檢測隊伍和診斷型的專家團隊?？梢越M織、聘請業內專家對整體的帶電檢測技術團隊建設、帶電檢測技術應用進行專業指導和技術支撐。加大人員的培訓力度，從檢測原理、電氣設備結構特性、試驗標準規程的引用以及測試方法上進行系統的學習和現場實踐，提升技術團隊對設備狀況的綜合分析判斷能力。

3.4 積極引進推廣新技術，提升核心競爭力

與行業先進進行對標，比對不同電網在線監測裝置的應用及運維情況，根據電網實際研究各類在線監測裝置的適用性和可推廣性，全面推廣油色譜等技術成熟的在線監測裝置；建立大數據系統，整合不同變電站、不同設備狀態量的采集信息，進行集成和統一規劃，形成大慶油田電網在線監測數據庫，由分散式變電站信息轉變為信息集成的系統平臺。帶電檢測設備上要積極地給予補充，以彌補裝備的短缺和技術升級。

3.5 加大帶電檢測安全監督力度

由于帶電檢測的實施是在設備運行狀態下進行的，必須要有可靠的安全措施。應建立帶電檢測安全監護制度，明確職責，完成風險性評價，以保證人員、設備安全、電網可靠性為前提，不可為了得到測試數據而犧牲安全因素。

3.6 要注重多種技術的組合應用

當一項帶電檢測技術發現異常時，要采取多項技術加以驗證、不同的設備比對驗證。最后通過停電試驗來檢測分析，進行缺陷的確診。帶電檢測受環境因素影響較大，測試過程中還要注意信號的可重復性（包括周期、幅值、波形、頻率）。需要明確的是常規停電檢測不會被帶電檢測完全取代，這只是一種輔助性檢測技術、同時也是停電檢修的指導，但是帶電檢測不能解決全部問題，如果有特殊要求，常規項目檢測必須采用停電檢測。

3.7 深化檢修，探索創新油田電網的檢修模式

油田電網要結合實際，充分發揮狀態評估的作用，加大帶電檢測應用力度，科學制定檢修計劃，在有效提升電網檢修效率的同時確保電網的安全可靠運行。