浅析配电网户外架空设备非接触式带电检测技术

陈军强　高银平

摘要：为较大程度的提升配电网供电的可靠性，并及时发现关键技术的相关问题，本文主要对几种配电网户外架空设备非接触式带电检测技术特点进行分析。

关键词：配电网;户外架空设备;非接触式带电检测技术

1.非接触式带电检测技术应用与研究现状

在电流电压的作用下电气设备会在运行时发热，那些存在异常的设备，缺陷部位会发生温度变化，设备持续过热就会导致出现故障。另外设备设计制造缺陷、设备绝缘老化和劣化都会导致局部产生放电，进而导致形成放电性缺陷。

局部放电指的是因为绝缘结构中电场不均匀分布，局部在相应条件下产生的场强过高而使绝缘介质局部放电情况。局部放电会缓慢逐渐破坏到绝缘设备，安全隐患较大。持续放电会导致材料完全丧失绝缘性能或劣化，进而导致设备因绝缘击穿而出现故障，甚至大范围停电。所以需对产生缺陷时随之出现的物理、化学特征量，及时防范缺陷。

当前局部过热缺陷主要选择红外热成像测温检测技术，放电性缺陷主要适用于紫外成像、超声波局部和超高频局部等放电检测技术。

2.非接触式带电检测技术

2.1红外热成像测温检测技术

如果物体表面温度大于绝对零度则会对电磁波产生辐射，且对电磁波辐射的波长和强度也会随温度变化而变化，“红外线”即是0.75-1μm波长的电磁波。红外热成像测温检测是基于设备的热分布，把带电设备表面发出的红外辐射能量（特定波段红外线信号）用光电技术向检测装置的光敏元件反映的过程，以电信号代替红外辐射信号，温度数值和红外图像通过装置显示器清晰显示出来，以此对温度值进行计算，可为运维人员诊断设备运行情况提供依据。红外热成像测温是对因电压不均匀分布、介质和电阻损耗引起的设备局部温度变化进行检测，可对相关设备表面局部过热情况进行检测成像，当前在配电线路日常运维巡检中广泛的应用到该技术。尽管红外热成像测温检测装置在检测带电线路一些缺陷（如连接不良、高阻缺陷等）时应用效果较好，但因温升是随着时间逐渐变化，对于老化和劣化的设备，初期绝缘破坏时因局部放电而产生的微小热量，红外热成像测温检测较难发现。而且需要巡检人员手持装置在距离杆塔较近的区域对配电线路巡检，较大的工作量也对巡检效率造成影响。

2.2紫外成像放电检测技术

设备局部产生放电或电晕放电，放电位置会有大量紫外线辐射。该检测技术便是通过接受和处理这种紫外线信号，放电的参数量化为“光子数”，并叠加可见光的影像，最终显示在检测装置屏幕上，使放电源位置和放电特征信息更加直观。当前常见的日盲紫外成像放电检测，分辨率和灵敏度都较高，且具有良好的抗干扰能力，但该检测装置成本较高。现场检测过程中，增益和与放电源的距离都会影响到装置所显示“光子数”，需综合放电量情况对装置的增益不断进行调节，而且无法固定观测距离。国内外当前主要在输变电领域对该技术应用较多，且国外主要是机载紫外成像检测，主要用来对输电线路进行巡检，却较少用来检测配电设备。总之，受配电设备带电检测工作量较大、装置成本、巡检要求较高等的制约，在配电网设备缺陷带电检测中并没有大力推广紫外成像检测技术。

2.3超声波局部放电检测技术

在电气设备应用最早的超声波检测，是传播过程中反射回来的信号，利用发射式超声波检测装置发射的超声波信号接受后对设备有无缺陷进行分析。但检测准确率方面存在缺陷，因此也没有广泛应用。当前配电线路户外架空经常使用的非接触式设备的超声波局部放电检测装置只单方面接收信号，通过对存在绝缘缺陷的设备因局部放电而产生的2-200kHz超声波信号采样和分析，再转化为分贝值、波形和可听噪声，巡检人员利用耳机有无异常可听噪声，进而做出放电缺陷判断。该检测技术可对配电线路变压器、开关设备、导线污秽放电、设备破损等产生的放电超声波信号进行检测。超声波的声束可在特定方向集中，沿着直线在介质中传播，根据对超声波传感器的指向和位置不断变化，通过交会法对放电源位置大致做出判断。当前配电线路日常巡检已经逐步开始试用该技术装置，但尽管该技术的应用效果较好，仪器也便于携带，但未对配电网增长较快数量较多的设备状态提供更好的检测服务，该技术还需要进一步优化。

2.4超高频局部放电检测技术

设备缺陷产生局部放电不仅会产生紫外线和超声波，还存在电磁波等特征量。超高频局部放电检测技术是指根据放电时产生的超高频电磁波信号通过被超高频传感器阵列接收，综合传感器阵列和放电源空间位置和电磁波达到传感器的不同时间差计算出的电磁波相对于传感器阵列到来方向和放电源的位置。但传感器接收到的电磁波成分因电力设备、周围设备金属表面产生的反射波、電磁波等的影响而变得更复杂，进而对检测精度造成影响。而且在复杂电磁环境处理信号波形、传感器阵列优化配置、放电激发的电磁波传播特性等方面也对该技术进行了研究。当前超高频局部放电检测在对变电站内设备进行放电性缺陷检测时应用较广。如果对配电线路的设备进行放电性缺陷检测，相比变电站内环境来说，放电源所处的电磁环境更简单，理论上也适用于超高频检测技术，国内外也做过类似研究。当前因受装置成本、电磁波信号快速检测和处理、检测距离较远时会影响定位或定向结果等的制约，还未在配电网设备缺陷带电检测中应用。

3.结语

总之，带电检测技术作为一种“智能运检”的重要技术，在检测配电网设备状态和预警中的作用较大，可对设备故障起到有效的预防作用，故障停电时间也大大缩短。尤其是对设备缺陷进行检测的非接触式带电检测技术的出现和发展，更为配电网稳定可靠供电奠定了基础。

参考文献：

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