不少電力運維企業、電網場站運營方近期咨詢兩個核心問題:一是日常電力設備狀態監測中,怎么通過局放檢測提前識別絕緣劣化早期隱患,避免突發停電事故?二是采用局部放電測試儀開展檢測的流程和結果,怎么符合行業監管的規范要求?這兩個問題覆蓋了B端運營主體的降本需求和G端監管機構的合規要求,也是當前電力設備運維領域的核心關注方向。
電力設備在長期運行過程中,會持續受到電應力、熱應力、機械振動以及環境濕度、污穢等因素的影響,絕緣材料會逐步出現老化、開裂、氣隙等缺陷,這類缺陷在電場作用下會發生局部區域的擊穿放電,也*是我們常說的局部放電。局放檢測是目前常用的有效識別絕緣劣化早期隱患的手段,也是電力設備狀態監測體系中的核心檢測項目【1】。根據大量運維數據統計,80%以上的高壓電力設備絕緣故障,在發生前3-6個月都會出現明顯的局放信號異常,因此常態化開展局放檢測,能有效將絕緣故障的處置窗口提前,降低非計劃停電帶來的損失。
局部放電測試儀是開展局放檢測的核心設備,根據檢測原理的不同,目前主流的局部放電測試儀可以分為脈沖電流型、超高頻型、超聲波型、特高頻型等多個類別,分別適配不同的電力設備檢測場景。脈沖電流法局部放電測試儀通過耦合電力設備接地線上的脈沖電流信號來檢測局放,檢測精度高,適合實驗室離線的絕緣劣化標定檢測,也是目前型式試驗中常用的檢測設備【2】。超高頻型局部放電測試儀通過采集局放產生的300MHz-3GHz的超高頻電磁波信號,適合現場GIS、變壓器等封閉電力設備的局放檢測,抗干擾能力較強,適合戶外現場的巡檢作業。超聲波型局部放電測試儀通過采集局放產生的超聲波振動信號,適合開關柜、環網柜等低壓電力設備的局放檢測,能實現放電源的精準定位,是配網狀態監測中常用的設備。部分局部放電測試儀還內置了絕緣劣化研判模型,能自動給出初步的評估結論,降低對檢測人員的經驗要求。
針對B端用戶關心的性能參數和選型問題,常規的局放檢測作業中,局部放電測試儀的靈敏度需要達到10pC以下,采樣率不低于1GS/s,同時具備內置的濾波模塊,能有效濾除現場的電磁干擾。對于多站點運維的團隊,可以選擇便攜式的局部放電測試儀,兼顧不同類型電力設備的檢測需求,降低設備采購成本;對于核心樞紐變電站、新能源升壓站等重要站點,可以選擇在線式局部放電測試儀,接入電力設備狀態監測平臺,實現24小時不間斷的局放信號采集,異常情況自動預警,減少人工巡檢的工作量。
規范的局放檢測流程是保障絕緣劣化研判準確性的核心,不管是日常巡檢還是專項檢測,都需要遵循統一的操作規范。首先是檢測前的準備工作,需要確認待檢測電力設備的運行電壓、運行年限、歷史故障記錄,提前清理檢測面的污穢,同時對局部放電測試儀進行校準,確保設備運行正常【3】。其次是現場檢測,對于開關柜類電力設備,優先采用超聲波法結合暫態對地電壓法開展普測,發現異常信號后,采用超高頻法做交叉驗證,定位放電源的具體位置;對于GIS、變壓器類電力設備,采用超高頻法結合脈沖電流法開展檢測,記錄局放信號的幅值、頻次、相位分布等參數。檢測完成后要及時導出局部放電測試儀的原始數據,和檢測報告一同存檔,納入電力設備狀態監測的檔案。*后是結果研判,結合檢測得到的局放數據,對照相關標準的閾值,評估電力設備的絕緣劣化程度,對于局放量較小且穩定的設備,可以納入后續的狀態監測跟蹤清單,縮短檢測周期;對于局放量持續增長、超過閾值的設備,需要及時安排停電檢修,更換存在缺陷的絕緣部件。
從實際應用效果來看,某省級電網公司2023年在轄區內的35kV以上變電站全面推廣常態化局放檢測,配備了42臺便攜式局部放電測試儀,全年累計完成1200余站次的電力設備局放檢測,提前發現了27起絕緣劣化隱患,避免了近2000萬元的停電損失,有效提升了區域電網的運行可靠性。工業廠區配電站、新能源升壓站等場景的運維數據也顯示,每月開展1次常規局放檢測,能將電力設備絕緣故障的發生率降低70%以上,狀態監測的投入產出比可達1:8以上。
針對G端用戶關心的標準規范、資質要求等問題,目前我國已經出臺了多項關于局放檢測、電力設備狀態監測的*標準和行業規范,對檢測流程、設備要求、報告資質都有明確的規定。首先是檢測設備要求,用于出具正式檢測報告的局部放電測試儀,需要經過法定計量機構的校準,取得校準證書,校準有效期不超過1年【4】。其次是檢測人員要求,開展局放檢測的作業人員需要持有電力行業特種作業操作證,經過專門的局放檢測技術培訓,具備絕緣劣化研判的能力。第三是檢測報告要求,正式的局放檢測報告需要包含檢測設備信息、檢測環境參數、局放信號圖譜、絕緣劣化評估結論等內容,加蓋檢測機構的CMA資質印章,才能作為電力設備竣工驗收、運維考核的有效依據。
在運維管理層面,多地能源監管部門已經將局放檢測納入電力設備狀態監測的考核指標,要求35kV以上變電站每年至少開展1次全覆蓋的局放檢測,110kV以上變電站逐步安裝在線式局部放電測試儀,實現絕緣劣化的動態監測,相關的檢測記錄需要保存至少3年,以備監管核查。新能源電站的并網驗收環節,也明確要求提交升壓站主變、GIS等核心電力設備的局放檢測報告,確認不存在絕緣劣化隱患后方可并網運行。部分城市的市政電力設施運維考核中,也將局放檢測覆蓋率、絕緣劣化隱患處置率作為核心考核指標,與運維服務商的經費結算直接掛鉤。
很多B端用戶在實際作業中會遇到檢測信號干擾大、絕緣劣化研判不準的問題,這類問題可以通過規范操作流程來有效規避。首先是干擾信號的區分,現場常見的干擾信號包括手機通信干擾、電暈放電干擾、電機運行干擾等,這類干擾信號的相位分布和工頻電壓沒有對應關系,而真實的局部放電信號通常集中在工頻電壓的正負半周的上升沿和下降沿,通過局部放電測試儀自帶的相位分辨功能*能有效區分干擾和真實局放信號【5】。其次是多方法交叉驗證,對于疑似的局放信號,可以采用兩種以上不同原理的局部放電測試儀開展檢測,如果兩種方法都檢測到特征一致的信號,*可以確認是真實的局部放電,排除干擾的影響。第三是結合歷史數據研判,絕緣劣化是一個逐步發展的過程,單次檢測的局放量異常不能直接判定為嚴重缺陷,需要結合該設備過往的狀態監測數據、局放檢測數據進行對比,如果局放量呈現持續增長的趨勢,才說明絕緣劣化在加速發展,需要及時處置。
總的來說,局部放電測試儀作為局放檢測的核心工具,在電力設備狀態監測、絕緣劣化早期識別中發揮著不可替代的作用。對于B端的電力運維企業、場站運營方來說,選擇適配的局部放電測試儀,建立規范的局放檢測流程,能有效降低故障風險,減少運維成本;對于G端的監管機構、行業主管部門來說,完善局放檢測的標準規范,加強檢測資質的管理,能有效提升電力系統的整體運行可靠性,保障電力供應安全。
參考文獻
【1】 DL/T 417-2019 電力設備局部放電現場測量導則
【2】 GB/T 7354-2018 高電壓試驗技術 局部放電測量
【3】 DL/T 1432-2015 變電設備在線監測裝置檢驗規范 *部分:通用技術條件
【4】 國能發安全〔2022〕22號 電力安全生產標準化管理辦法
【5】 DL/T 1815-2018 電力設備絕緣劣化評估導則