谷蓉 张于峰 马俊杰
中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司工电检测所 新疆乌鲁木齐 830011
摘 要：随着铁路不断发展，为了提升劳效，牵引所亭运维方式逐渐从有人值守转变为无人值守，变电设备的运行质量要求随之大幅提升。铁路供电设备长期不间断运行，受到外部环境、负荷过大、温度过高等因素的影响，易出现设备绝缘不良等问题隐患。原有的定期停电检修，检修时间紧，任务重，检修效率较低，且频繁的倒闸操作，存在很多安全隐患，现引入带电检测项目，标志着设备检修手段更为准确、灵活，能够在不停电影响设备运行的情况下，及时发现设备安全隐患点，有针对性的维修整治，大大提升了检修时效性和质量。
关键词：铁路供电 带电检测 设备运维
1 引言
传统的铁路供电设备检修，需要定期集中停电，检修时间紧、任务重，工作票内容繁多，容易出现检修不到位，产生次生故障，甚至因误操作造成事故，对设备本身的运行状况有不良影响。引入带电检测技术，不但可以有效解决这些问题，且可以高效准确的发现设备隐患，真正实现状态修，保证设备高质量持续运行。
带电检测技术是指在铁路供电设备带电运行条件下，对设备的运行状态进行现场检测，以设备存在隐患或故障时产生的异常“声、光、电、磁、热”等现象为突破口，重点监测“振动、超声波、电磁波、发热”等参数，对及时发现设备存在潜在性故障隐患起到实际作用。依托于带电检测技术的便利性，运营单位可以依据设备运行状况灵活安排检测周期，便于及时发现设备隐患，了解设备运行状态，同时可对已发现隐患的变化趋势定期掌握，及时安排维修。例如运用超声波带电检测，能准确捕捉到变电所亭内内诸如变压器、开关柜、绝缘装置、断路器、继电器、母线排的局部放电现象，以及测量SF6气体泄露等无法从感官上观察到的声波变化。红外热像测试能准确地检测到设备元器件的温度以及温度的变化，通过高新科技热成像技术，直观的看到设备各位置的温度值，快速判断设备整体及关键零部件的运行状态，可在铁路供电设备的运维中，发挥重要作用。
2 带电检测技术的运用
2.1 局部放电
供电设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。
2.1.1 特高频（UHF）局放检测技术。通过特高频传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁（300MHz≤ｆ≤3GHz）信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电监测。
2.1.2 超声波（AE）局放检测技术。电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音。超声波法（AE）通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法的特点是传感器与电力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。
2.2 红外热成像检测技术
红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并经过热像仪中电子器件数字化处理，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。常见的红外检测设备，红外测温仪（点温计）、红外热像仪。
2.3 紫外成像检测技术
在高压设备电离放电时，根据电场强度（或高压差）的不同，会产生电晕、闪络或电弧。电离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量即放电时，会辐射出光波和声波，还有紫外线、臭氧、微量的硝酸等。
在发生外绝缘局部放电过程中，周围气体被击穿而电离，气体电离后放射光波的频率与气体的种类有关，空气中的主要成分是氮气，氮气在局部放电的作用下电离，电离的氮原子在复合时发射的光谱（波长λ=280~400nm）主要落在紫外光波段。利用紫外成像仪接受放电产生的太阳日盲区内的紫外信号，经过处理与可见光图像叠加，从而确定电晕位置和强度。
紫外成像技术，就是利用特殊的仪器接收放电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评价设备的运行情况提供依据。有效地发现瓷绝缘子的微观裂纹、污秽、零值绝缘子、导线和金具的外伤等缺陷。
2.4 SF6气体纯度、湿度及分解产物检测技术
以SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的电气设备称为SF6电气设备，其包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、互感器、电容器、变压器、避雷器、套管和母线等，
SF6电气设备在运行时，不可避免地会发生电气设备内SF6气体向外泄漏;同时电气设备外部潮气也会渗透进高压电器设备内部，而导致电气设备内SF6气体密度下降及设备内SF6气体中微水含量超过规定标准，使高压电器设备存在危及安全隐患。
2.4.1 SF6气体纯度检测
SF6气体纯度检测主要包括电化学传感器法、热导检测法、红外光谱法等。
2.4.2 SF6气体湿度检测
SF6气体湿度检测主要包括质量法、电解法、阻容法、露点法等。
2.4.3 SF6气体分解产物检测
SF6气体分解产物检测主要包括电化学传感器法、检测管法、气相色谱法等。
2.5 SF6气体红外成像检漏技术
SF6气体红外成像检漏技术主要是利用 SF6对特定波长的光吸收特性较空气而言较强，致使两者的红外影像不同的原理，将通常可见光下看不到的气体泄漏，以红外视频图像的形式直观地反映出来。
高压电气设备SF6泄漏检测方法可分为主动式和被动式两种。主动式检测方法是指利用探测设备，根据SF6气体的红外吸收特性去定性或定量地检测设备的泄漏情况；而被动式则是根据气体泄漏的速率大小和严重程度，间接地反应气体泄漏的情况。
3 结束语
在铁路供电系统全面推广带电检测技术的运用，有利于及时发现设备的潜在性运行隐患，同时可以根据需求，科学合理的进行检修决策，有效降低检修成本，提高设备可靠性。随着带电检测技术的应用，现场发现了大量设备安全隐患，部分问题是日常停电检修都难以发现的，充分印证了带电检测技术的合理性及可靠性。下一步，将通过开发带电检测数据系统，完成大量现场检测数据积累，形成对设备运行状态的大数据综合比对机制，以带电检测技术为依据，进一步完善铁路供电设备的修程修制，提高设备运维管理水平。在十四五规划下，科学技术高速发展，铁路供电行业必须要放眼未来，尝试掌握新装置、新技术、新方法，为电气化铁路更安全、更高质、更高效的发展奠定基础，做出贡献。
参考文献：
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