殷文成
长沙泛能电力科技有限公司 湖南 长沙 410011
摘要：本文对电气设备局部放电现象的产生原因和带电检测技术的原理进行了分析，并基于实例介绍了超声带电检测的具体应用方式，供参考。
关键词：电气设备；局部放电；带电检测；超声
引言：局部放电现象多发生在高压电气设备中，是导致高压电气设备发生绝缘击穿的重要原因，标志着绝缘劣化已经十分严重。该现象的特点为：只在绝缘体的局部区域出现放电情况，且没有贯穿施加电压的导体，发生区域较为多变。为了在电气设备正常运转的过程中检测到局部放电的位置，需使用带电检测技术。
1.带电检测技术的原理分析
所谓“带电检测”，即为针对处于电压运行下的设备，采用专用的仪器设备，由专业的检修人员、按照一定的方式方法，完成对设备的检测[1]。采用此种方式检测电气设备局部放电区域之前，应该首先明确局部放电的发生原因以及带电检测的重点检查内容。
1.1局部放电现象出现原因
（1）电气设备的运转过程必然处于电压运行环境之下，随着使用时间的增加，设备的绝缘性能会受到场强的作用，发生均匀性角度缺失，由此导致设备设备中电解质的均匀性降低、平衡状态被打乱。
（2）制作成电气设备绝缘物质的材料一般由液态、气态两种物质为主，最终构成一种复合型绝缘材质。基于此种工艺制作而成的绝缘材质本身便拥有较低均匀性的场强。
（3）一些电气设备的绝缘体由一类组分构成，但在运转的过程中，出现杂质、气泡几乎是不可避免的情况，会导致绝缘物质外表、内部等处出现超过平均值的场强。
（4）当电气设备的部分区域发生上述情况之后，便会出现放电现象。但在此时，电气设备其他区域的绝缘功能依然保持完好，不会发生放电、漏电的情况。
综上所述，电气设备的放电现象便是设备整体的绝缘系统并没有被完全击穿，只是局部区域的绝缘功能有所降低。
1.2带电检测技术原理
针对电气设备局部放电现象的带电检测技术一般借由超声检测来完成。主要原理为：
（1）当电气设备出现局部放电现象之后，与设备相关的两种应力——机械应力、电厂应力原本的平衡状态便会被打破，电路中自然而然地会出现振荡现象。
（2）受机械应力的影响，放电区域（绝缘功能受损区域）周围的介质也会产生非正常的振动，进而生成一种原本不应存在的声波信号。采用超声检测的过程便是对此种在机械应力作用下产生的产生声波信号进行“捕捉”，进而确定相应的位置，找到绝缘性能降低之处。
（3）但上述超声检测方式目前存在一个问题——电气设备出现局部放电现象便意味着局部区域的绝缘功能受到损害，那么是不是绝缘受损程度越大，周围介质产生的振动幅度也随之增大，连带着超声捕捉到的声波信号强度也越大。如果没有弄清此点，则超声检测技术的可靠性、精确程度便会受到怀疑。
据江苏联合职业技术学院南京分院工程电气控制专业讲师卓晓东援引的杜伟《超声波局部放电带电检测方法的研究现状与发展》（2017）一文中的有关说法，在无需考虑声音传播速度、空气密度等可能对超声检测结果造成干扰的情况下，声音压力的平方与声音能量之间呈现正相关关系，即一个参数增大、另一个参数也会随之增大。该结论表明，经由超声检测技术捕获的声波强度越大，表明电气设备局部放电区域周围的介质受失衡机械应力的影响程度也越大，即机械应力失衡程度越大、绝缘功能受损程度越大。
2.带电检测技术在电气设备局部放电现象检测中的应用
2.1针对电气设备局部放电现象的监测
基于超声的电气设备局部放电现象的带电检测技术的重点监测项目为：针对局部放电现象进行监测。目前，能够实现上述目的的方式较多，本文主要介绍两种。其一，借助点式光源传感器。该装置的构成原理为，其内共存在三个电容，其中的两个处于串联状态，与第三个采用并联连接。其二，分布式光纤传感器，构成原理为：形似“刚刚在一侧撕开一个角度为α小口的闭合长方体，E方向向下”。无论选用哪种传感器，监测电气设备局部放电现象的原理是相同的，具体而言：光线的本质——具备不同波长的光混合而成。光电监测技术正是运用这一原理，可对远方传递而来的光信号进行处理，将之转化为电信号。之后，将电信号放大，进而传递到下一级处理系统中。基于上述过程，电气设备局部放电现象便可得到在线带电监测。
2.2针对电气设备局部放电的带电检测实例分析
2.2.1设备选择
110V气体绝缘全封闭组合电气设备（GASinsulatedSWITCHGEAR，简称GIS）。该设备由由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器[2]。经过前期处理（在装置中放入适量碎屑等杂物）后，经过测定，了解到II段母线的B相10号点位出现局部放电现象。
2.2.2检测验证过程
（1）对10号测定位置进行细分，确定A、B、C三个检测点，在与10号测定位置相邻的9号测定位置选择D、F两个检测点。
（2）对10号测定位置实施局部放电测定，得到的具体值为：A点位检测到的放电电压有效值和峰值分别为13.0mV和55.0mV。
（2）使用橡胶棒沿着A点位所在处，对GIS设备进行轻轻敲击，在外部机械应力的作用下，A点位此时检测到的电压有效值和峰值均明显提升，分别达到18.0mV和105.0mV（在机械应力影响下，局部放电周边介质产生振动，由此而导致超声检测接受到的声波增大，根据该声波的强度，通过转化计算，模拟出的放电电压值，并不一定是真实的放电电压值。而此种设置只是为了证明超声带电检测技术的可行性，如果真正应用于实际检测，不会额外施加机械应力）。
（3）根据上述情况可知，超声带电检测技术检测电气设备的局部放电现象具备可行性。
结语：综上所述，围绕电气设备的局部放电现象进行检测时，技术人员若要选择合适的带电检测方式，首先应该明确局部放电的发生原理，并围绕相关检测信号的产生、转化过程是否能够形成一个“闭合回路”进行验证，如果结果可靠，变表明此种带电检测技术具备可行性。
参考文献：
[1]王灯驰.铁路变电所电气设备局部放电检测技术的研究[D].北京交通大学,2020.
[2]张帅可,耿新,陈世鹏,等.基于CBMTS-1000D配电设备状态检修装备的局部放电带电检测分析[J].科技风,2020(12):184.