配变环网柜带电检测工作方案.docx

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配变环网柜带电检测工作方案

配变、环网柜带电检测工作方案

一、概述

电力设备带电检测是发现设备潜伏性运行隐患的有效手段，是电力设备安全、稳定运行的重要保障。

为规范和有效开展电力设备带电检测工作，参考国内外有关标准，在国家电网公司生变电（2011）11号《关于印发（电力设备带电检测技术规范（试行））的通知》的基础上，结合本公司实际情况，制定本工作方案。

本方案主要适用于10KV配网的柱上变压器、美式箱变、欧式箱变、环网柜、电缆分支箱、电缆终端箱、电缆中间箱等现场设备的带电检测。

本方案规定了带电检测原理、检测项目、判断标准、检测步骤、检测周期等。

二、引用标准

1）DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》

2）DL/T664-2008《带电设备红外诊断技术应用导则》

3）QGDW11400-2015电力设备高频局部放电带电检测技术现场应用导则

三、术语和定义

下列术语和定义均适用于本方案。

3.1局部放电

指电气设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体（电极）附近，也可以发生在其它位置。

3.2带电检测

特指在不中断设备正常运行的条件下对设备进行的各种实时检测。

3.3红外热像检测

利用红外技术，对电力系统中具有电流、电压致热效应或其它

致热效应的带电设备进行的检测和诊断。

3.4高频局部放电检测

对频率介于3MHz-30MHz的局部放电信号进行采集、分析和判断的检测。

3.5超声波信号检测

对频率介于20kHz-200kHz的声信号进行采集、分析和判断的检测。

3.6特高频局部放电检测

对频率介于300MHz-3000MHz的局部放电信号进行采集、分析和判断的检测。

3.7暂态地电压检测

局部放电发生时，在接地的金属表面将产生瞬时地电压，这个地电压将沿金属的表面向各个方向传播。

通过检测地电压实现对电力设备局部放电的判别和定位。

3.8局部放电50Hz相关性

指局部放电在一个电源周期内只发生一次放电的几率，几率越大，50Hz相关性越强。

3.9局部放电100Hz相关性

指局部放电在一个电源周期内发生2次放电的几率，几率越大，100Hz相关性越强。

3.10符号

dB:

表明局部放电信号的强度的一种形式，采用信号幅值与基准值的比值的对数来表征，即20log（信号幅值/基准值），单位为dB。

mV:

将采集到的局放信号转成电信号，直接采用电压值来表征信号强度。

dBmV:

用于表征相对于基准值为1 mV局部放电dB量值的表示法，例如某一信号的实际幅值为1mV,则其分贝值为20log（1mV/1mV）=0分贝毫伏（dBmV）。

四、检测原理

4.1红外热像仪的原理 

红外热像仪是利用红外探测器、 光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。

这种热像图与物体表面的分布场相对应；实际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。

简而言之，红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。

红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。

红外热像检测分为一般检测和精确检测。

详细资料可参考DL/T664-2008《带电设备红外诊断技术应用导则》

4.2高频局放检测原理

高频电流互感器主要用于高压电气设备的局部放电检测，采用脉冲电流原理。

由于绝大部分高压电气设备，其高低压侧或接地部分都存在分布电容，高场强区发生放电时，会耦合到接地部分并通过接地线进入大地。

HFCT卡在电缆本体或者接地线上，检测其局放产生的脉冲电流信号，从而获得被检测设备的局部放电信息。

在高压电缆中，导线和金属护套（铠装）屏蔽之间由绝缘材料隔开形成分布电容,如图4-1所示，该电容约为几百pF，对高频信号形成通路。

因此，高频的局部放电信号由分布电容对接地引线构成回路传输。

当内部放电发生的瞬间，会产生一个高频的脉冲电流，高频脉冲电流通过线芯与金属护套（铠装）之间的分布电容，由高电位的线芯流到低电位的金属护套（铠装）上，并且通过电缆中间接头或终端处的接地线进入大地。

因此，在中间接头或终端处的接地线接上一个高频电流互感器（HFCT），便可将高频脉冲局部放电电流耦合到HFCT中，通过HFCT与巡检仪之间的测试电缆传入巡检仪进行信号采集分析。

图4-1电缆检测模型图

图4-2经电缆中间接头接地线安装传感器高频局部放电检测原理

图4-3经电缆本体安装传感器的高频局部放电检测原理

4.3超声局放检测原理

4.3.1超声波（US）测量原理

电力设备内部产生局部放电信号时，会产生冲击的振动及声音。

超声波法通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器或者接收空气当中的超声信号来测量局部放电信号。

该方法特点是传感器与地理设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰，但在现场使用时容易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。

由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。

4.3.2变压器超声波检测

变压器长时间使用，可能存在内部部件松动，绝缘表面污秽，绝缘内部存在气隙等情况，会引起设备内部出现非贯穿性放电现象。

在放电时会伴随着冲击的振动及声波的产生，局部放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十Hz到几MHz，其中频率低于20KHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。

通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器测量超声波信号的声压大小，推测放电的强弱。

图44US变压器检测原理

4.3.3环网柜超声检测

通过接收空气当中的超声信号来测量局部放电信号的声压大小，可以推测出放电的强弱。

超声波检测过程中，应将超声波传感器沿着开关柜上的缝隙扫描检测。

开关柜超声法检测部位可参考图45进行测试。

图45超声波检测位置示意图

4.3.4柱上变压器超声检测

在测量柱上变压器套管和引线时，由于距离较远，高压电气设备产生的局部放电，产生的超声信号很微弱，要从远处进行测量可采用带有聚波器的远程超声巡检仪进行测量，以提高测量的灵敏度和检测距离。

图4-6试验现场测试原理图

远程超声波巡检仪可以测量变压器套管受潮、污秽、裂纹、引线处尖端毛刺引起的沿面放电、电晕放电。

4.4暂态地电波检测原理

现场对于环网柜、箱变的进线柜、高压计量柜、出线柜、环网柜带电巡检方式采用瞬时地电压（TEV）检测方式。

当高压开关柜中出现局部放电以后，沿放电通道将会有过程极短的脉冲电流产生，并激发瞬态电磁波。

放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强，可以通过金属外壳的开孔向外传播，这些开孔可以是外壳密封垫圈或者其他绝缘部件周围的间隙。

这些高频电磁波传播到开关柜外面时，会在金属外壳上产生瞬时对地电压。

瞬时地电压在几个毫伏至几伏的范围内，只有几个纳秒的上升时间，将专用的TEV传感器布置在开关柜外面，采用这种非侵入方式来检测局放活动。

测量原理如下图所示：

图4-7暂态地电压测试原理图

注：

在应用暂态对地电压检测法时，所检测的开关柜一定要有可靠接地体。

暂态对地电压法检测部位主要是母排（连接处、穿墙套管，支撑绝缘件等）、断路器，CT、PT、电缆等设备所对应到开关柜柜壁的位置，这些设备大部分位于开关柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、侧面板的上部、中部及下部。

开关柜暂态对地电压法检测部位如下图：

图48检测部位示意图

其中对于环网柜只能测到前中、前下部位。

4.5特高频检测原理

电气发生绝缘故障的原因是其内部电场的畸变，往往伴随着局部放电现象，产生脉冲电流，电流脉冲上升时间及持续时间仅为纳秒（nS）级，该电流脉冲将激发出高频电磁波，其主要频段为0.3—3GHz，该电磁波可以从设备缝隙处、观察窗等处泄露出来，采用特高频传感器（频段为0.3—3GHz）测量绝缘缝隙处的电磁波，然后根据接收的信号强度来分析局部放电的严重程度。

五、检测项目、周期和标准

5.1变压器检测项目、周期和标准

表1柱上变压器检测项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

1

红外热像检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

检测变压器本体、油箱、套管、引线接头及电缆等，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差

1）1）检测方法和热图像分析参考DL/T664;红外热像图应存档

2）2）新设备投运后1周内完成

3）3）注意记录当时的负荷情况

2

超声波局部放电检测（远程非接触式）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

一般检测频率在20kHz~100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析

1）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤10dB

2）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞10dB且≤30dB

3）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞30dB

4）1）若检测到异常信号，可利用超高频检测法、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行综合判断

5）2）新设备投运、大修后1周内应进行一次检测

6）3）异常情况应缩短检测周期

表2欧式箱变检测项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

1

红外热像检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

检测欧式箱变本体、高压室、低压室引线接头及电缆等，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差

7）1）检测方法和热图像分析参考DL/T664;红外热像图应存档

8）2）新设备投运后1周内完成

9）3）注意记录当时的负荷情况

2

超声波局部放电检测（非接触式）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

一般检测频率在20kHz~100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析

4）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤10dB

5）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞10dB且≤30dB

6）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞30dB

10）1）若检测到异常信号，可利用超高频检测法、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行综合判断

11）2）新设备投运、大修后1周内应进行一次检测

12）3）异常情况应缩短检测周期

3

暂态地电压检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

7）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤20dB

8）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞20dB且≤40dB

1）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞40dB

1）1）新设备投运1周内应进行一次检测

2）2）异常情况可开展长时间在线监测

表3美式箱变检测项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

1

红外热像检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

检测美式箱变本体、高压室、低压室引线线接头及电缆等，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差

13）1）检测方法和热图像分析参考DL/T664;红外热像图应存档

14）2）新设备投运后1周内完成

15）3）注意记录当时的负荷情况

2

超声波局部放电检测（非接触式）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

一般检测频率在20kHz~100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析

9）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤10dB

10）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞10dB且≤30dB

11）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞30dB

16）1）若检测到异常信号，可利用超高频检测法、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行综合判断

17）2）新设备投运、大修后1周内应进行一次检测

18）3）异常情况应缩短检测周期

3

超声波局部放电检测（接触式）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

一般检测频率在20kHz~100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析

12）1）正常：

无典型放电波形或音响，且数值≤8dB

13）2）异常：

数值＞8dB且≤15dB

14）3）缺陷：

数值＞15dB

19）1）若检测到异常信号，可利用超高频检测法、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行综合判断

20）2）新设备投运、大修后1周内应进行一次检测

21）3）异常情况应缩短检测周期

4

暂态地电压检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

15）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤20dB

16）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞20dB且≤40dB

2）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞40dB

3）1）新设备投运1周内应进行一次检测

4）2）异常情况可开展长时间在线监测属）差

5）

5

高频局部放电检测（检测美式箱变内部电缆，必要时）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

1）正常：

波形图谱未发现典型的放电脉冲信号。

背景噪声幅值不超过30dBmV

2）轻微：

具有局部放电特征（放电相位图谱180度分布特征明显）但放电幅值小于等于40dBmV

3）异常：

具有局部放电特征（放电相位图谱180度分布特征明显）且放电幅值大于40dBmV小于50dBmV。

4）缺陷：

具有典型局部放电的检测图谱（放电相位图谱180度分布特征明显）且放电幅值大于50dBmV。

1）

1）与标准图谱（附录）比较。

2）新设备投运、大修后1周内完成。

3）异常情况应缩短检测周期。

1）

注:

红外热像检测、非接触式超声、暂态地电波、高频局部放电主要用于美式箱变高压室检测；红外热像检测、接触式超声用于美式箱变的配电变压器检测。

5.2环网柜检测项目、周期和标准

表4环网柜检测项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

1

红外热像检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

正常：

柜体表面温度与环境温差≤20K

异常：

柜体表面温度与环境温差≥20K

22）1）检测方法和热图像分析参考DL/T664;红外热像图应存档

23）2）新设备投运后1周内完成

24）3）注意记录当时的负荷情况

2

超声波局部放电检测（非接触式）

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

一般检测频率在20kHz~100kHz之间的信号，若有数值显示，可根据显示的dB值进行分析

17）1）正常：

无典型放电波形或音响，且数值≤8dB

18）2）异常：

数值＞8dB且≤15dB

19）3）缺陷：

数值＞15dB

25）1）若检测到异常信号，可利用超高频检测法、频谱仪和高速示波器等仪器和手段进行综合判断

26）2）新设备投运、大修后1周内应进行一次检测

27）3）异常情况应缩短检测周期

3

暂态地电压检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

20）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤20dB

21）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞20dB且≤40dB

3）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞40dB

6）1）新设备投运1周内应进行一次检测

7）2）异常情况可开展长时间在线监测属）差

8）

5.3电缆分支箱检测项目、周期和标准

表5电缆分支箱检测项目、周期和标准

序号

项目

周期

标准

说明

1

红外热像检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

正常：

柜体表面温度与环境温差≤20K

异常：

柜体表面温度与环境温差≥20K

28）1）检测方法和热图像分析参考DL/T664;红外热像图应存档

29）2）新设备投运后1周内完成

30）3）注意记录当时的负荷情况

2

暂态地电压检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

22）1）正常：

无典型放电波形图谱，且数值≤20dB

23）2）异常：

具备典型放电波形图谱，且数值＞20dB且≤40dB

4）3）缺陷：

具备典型放电波形图谱，数值＞40dB

9）1）新设备投运1周内应进行一次检测

10）2）异常情况可开展长时间在线监测属）差

11）

3

高频局部放电检测

1）半年或1年

2）投运后

3）必要时

1）正常：

波形图谱未发现典型的放电脉冲信号。

背景噪声幅值不超过30dBmV

2）轻微：

具有局部放电特征（放电相位图谱180度分布特征明显）但放电幅值小于等于40dBmV

3）异常：

具有局部放电特征（放电相位图谱180度分布特征明显）且放电幅值大于40dBmV小于50dBmV。

4）缺陷：

具有典型局部放电的检测图谱（放电相位图谱180度分布特征明显）且放电幅值大于50dBmV。

2）

1）与标准图谱（附录）比较。

2）新设备投运、大修后1周内完成。

3）异常情况应缩短检测周期。

2）

备注：

电缆终端无典型放电缺陷，且在同等条件下不同相别电缆局部放电检测图谱中不存在明显区别。

六、检测要求及注意事项

6.1环境要求

1）环境温度：

0℃～40℃。

2）环境相对湿度：

不大于80%

3）带电测试期间，天气无异常大风、雷电活动

6.2检测人员要求

（1）熟悉配网带电检测技术的基本原理和诊断程序，了解带电检测仪器的工作原理、技术参数和性能，掌握仪器的操作程序和使用方法。

（2）了解被检测设备的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。

（3）熟悉《带电检测与诊断应用规范》，接受过带电检测技术培训。

（4）具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的有关安全管理规定。

6.3注意事项

1）注意选用通过权威部门认证的仪器作为检测工具。

2）检测时，注意背景信号的选取和图谱的保存。

3）采用内同步和外同步法，结合相位相关性、典型图谱排除外部干扰的影响，尤其注意环网柜外杆塔的电晕干扰和外部放电干扰。

4）接触式超声检测美式箱变时，注意涂抹超声耦合剂。

5）发现可疑放电，注意缩短跟踪周期。

6）测量时要注意环境温湿度和负荷情况是否有影响。

七、附录典型图谱介绍

7.1电晕放电

电信号

超声

波形模式

PRPD

PRPS/连续模式

图谱特点

放电模式：

处于高电位或低电位的金属毛刺或尖端，由于电场集中产生的局部放电。

图谱特征：

放电的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周出现，放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多，相邻放电信号间隔一致。

但较高电压等级下也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，放电次数较少，PRPD图中呈现单峰或双峰状，双峰幅值不同。

7.2悬浮放电

电信号（高频、TEV、UHF）

超声

波形模式

PRPD

PRPS/连续模式

放电特征

放电模式：

松动金属部件产生的局部放电。

图谱特征：

放电信号通常在工频相位的正负半周均会出现，且具有一定对称性，放电信号幅值很大，较稳定且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低。

7.3尖端放电

电信号（高频、TEV、UHF）

超声

波形模式

PRPD

PRPS/连续模式

放电特征

放电模式：

处于高电位或低电位的金属毛刺或尖端，由于电场集中产生的局部放电。

图谱特征：

放电的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周出现，放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多，相邻放电信号间隔一致。

但较高电压等级下也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，放电次数较少，PRPD图中呈现单峰或双峰状，双峰幅值不同。

7.4气隙或沿面放电

波形模式

PRPD

PRPS/连续模式

放电特征

放电模式：

固体绝缘内部开裂、气隙，绝缘表面金属颗粒或绝缘表面脏污等缺陷引起的放电。

图谱特征：

放电信号通常在工频相位的正负半周均会出现，且具有一定对称性，放电幅值分散，放电间隔大且不一致，放电次数少且相位分布较宽。

当气泡形状较规则时，PRPD正负放电波形对称，而当气泡形状不规则时，PRPD正负波放电波形不对称。