(中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局，四川彭山 620860)

1 官地水電站簡況

四川西昌市梁山縣水電站位于雅礱江邊、鹽源交界處，距西昌市直線距離約40km，這里有錦屏一、二電廠，二灘水電站，官地電站屬于中間的梯級電廠。水電站主要建筑包括沿河大壩、碾壓混凝土重力壩、右岸引水系統(tǒng)和地下機房。溢洪道為5孔布局，凈寬15m/孔，碾壓混凝土重力壩壩高168m。壓力管道內(nèi)徑11.8m，右岸布置引水發(fā)電系統(tǒng)，壓力管道采用單機單管供水，右岸地下廠房裝機600MW機組4臺，總裝機容量2400MW，平均年發(fā)電量11.129億kW·h。電站引水建筑物包括:地下主副廠房、主變洞、進水口、母線洞、出線洞、尾水隧洞、壓力管道、尾水調(diào)壓室和兩個加壓尾水洞及其他附屬巖洞、開關(guān)站等。官地水電站在電力系統(tǒng)中與錦屏一、二級電站作為一組電源同步運行，在系統(tǒng)中承擔調(diào)峰及調(diào)頻任務(wù)。

2 局部放電檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀

局部放電是高壓絕緣強電場中的常見問題，主要是電力設(shè)備絕緣介質(zhì)在高強電場作用下在絕緣薄弱導體部位及附近導體之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。雖然局部放電一般不會造成絕緣體擊穿，但可能造成局部損傷，如果局部放電時間過長，在一定條件下，可導致絕緣質(zhì)劣化，嚴重時甚至會擊穿電氣設(shè)備。在電氣設(shè)備局部放電檢測中，不僅對電氣設(shè)備制造和安裝的質(zhì)量進行評估，也要準確判斷設(shè)備的絕緣狀況，確定造成局部放電的原因及嚴重程度。因此，水電站電氣設(shè)備局部放電檢測是一項重要的預防措施，國際電工委員會和我國的國家標準都對局部放電的檢測作出了相應的說明。

2.1 脈沖電流檢測法

脈沖電流檢測法是局部放電眾多檢測方法中應用最為廣泛的一種方法，主要原理是在對測試電氣設(shè)備進行高強加壓的情況下，如果發(fā)生局部放電，在兩端會產(chǎn)生電壓變化，此時耦合一個阻抗，回路中會產(chǎn)生一個電流，對該阻抗上的電流進行采集和放大就可以測試出局部放電的基本量。脈沖電流檢測法不僅適用于高頻交流，同樣也適用于直流。局部放電脈沖檢測基本電流的回路，有直接測量和平衡法兩種方法。直接測量的缺點是測試經(jīng)常會遇到各種干擾，影響測試靈敏度，尤其是在施工現(xiàn)場環(huán)境中，存在更大的干擾。相對于直接測量，平衡法的性能更優(yōu)良，它受干擾少，能有效避免共模干擾，被現(xiàn)場施工廣泛采用。

2.2 超聲波檢測法

超聲波檢測也是測試局部放電的一種常見方法，超聲波檢測受電氣干擾小，在高強壓下可以進行遠距離測試，特別適用于水電站機組等大容量電容器的局部放電檢測。超聲波檢測的主要原理是:在電容器進行局部放電時，會使放電區(qū)域分子發(fā)生劇烈變化，放電中會產(chǎn)生熱量使該區(qū)域的電容器體積發(fā)生變化，同時會產(chǎn)生大于20MHz的聲波分量。這些現(xiàn)象都會產(chǎn)生脈沖壓力波，該壓力波以放電部位為中心，以球面形式向四周擴散，在不同介質(zhì)中會產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。利用聲電轉(zhuǎn)換器，把聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，進行捕捉和分析，準確判斷出局部放電部位。在官地水電站的檢測中使用了超聲檢測法。如:圖1為超聲檢測中檢測到的局部放電信號;圖2為脈沖干擾信號;圖3為周期性干擾信號。

圖1 局部放電信號

圖2 脈沖干擾信號

圖3 周期性干擾信號

2.3 無線電干擾電壓檢測法

無線電頻率檢測方法是無線電干擾電壓檢測法中的一種方法，利用電暈放電發(fā)射電磁波的原理，通過無線電電磁波對電壓表的干擾現(xiàn)象，就可以實現(xiàn)局部放電的檢測。我國專家吳廣寧于1996年提出的電氣使用寬帶電流傳感器的局部放電在線監(jiān)測，獲得實用新型專利并被廣泛應用于官地水電站、蘭州西固熱傳感器電廠。無線電干擾電壓檢測法，可以根據(jù)電磁信號的強度，定向檢測局部發(fā)生的放電，進行屏蔽電機電纜和電纜局部放電定位。使用Rogowski線圈傳感器可測試強度寬帶130MHz的放電定量檢測。

2.4 超高頻UHF局部放電檢測技術(shù)

20世紀80年代前，局部放電檢測工作頻段只限于1MHz以內(nèi)，直到博格斯在試驗測試設(shè)備測量頻帶達到1GHz，且局部放電脈沖試驗檢測成功，超高頻局部放電檢測逐步開始被應用，激烈的波段噪聲信號衰減可以成為一種有效的噪聲抑制，并能實現(xiàn)基本的無損再現(xiàn)局部放電脈沖，從而拓寬局部放電的機理研究范圍。

局部放電的超高頻檢測法具體分為超寬頻帶超高頻檢測法、窄帶超高頻檢測法兩種。超寬頻帶超高頻檢測法帶寬可達幾十億赫 ，而窄帶超高頻檢測法的中心頻率僅在500MHz以上，帶寬只有十幾兆赫或幾十兆赫，除此之外由于超高頻超寬頻帶檢測法具有噪聲抑制比高、信息量大等特點，更多地被應用到實際檢測中。庫爾茲等人于1980年提出了新的超高頻檢測設(shè)備設(shè)計方案，安裝一個或一個以上磁極，在其設(shè)計中，傳感器可以檢測定子線棒放電，適合應用于大型水電站電氣設(shè)備的局部放電檢測。

2.5 光學檢測法

由于最近幾年光學檢測法的研究趨于成熟，開始被應用到實際中，研究重點集中到局部放電特征和介質(zhì)老化機理等方面，但是由于檢測設(shè)備的傳感器必須置入電氣裝置，檢測的設(shè)備無法達到透明的要求，因此光測量方法只能檢測現(xiàn)場表面放電、電暈放電，通常光學方法不會被直接應用。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，近年來，提出了聲光檢測方法，即將光纖技術(shù)和聲測法相結(jié)合的新技術(shù)。局部放電現(xiàn)象發(fā)生時會產(chǎn)生聲波，采用光纖傳感器，光纖在聲波的壓迫作用下性質(zhì)發(fā)生改變，發(fā)出的信號也發(fā)生變化，以此檢測局部放電。這種復合技術(shù)在電力變壓器和GIS設(shè)備中均有相關(guān)應用。檢測時將傳感器安放在設(shè)備內(nèi)部，當設(shè)備某一位置發(fā)生局部放電時，產(chǎn)生的壓力波由超聲波傳導對光線產(chǎn)生壓力，得到光纖纖維的長度變化，通過計算以確定發(fā)生局部放電的位置。

3 官地水電站電氣設(shè)備局部放電檢測應用

脈沖電流法、超聲檢測法、無線電干擾電壓法RIV、超高頻UHF局部放電檢測技術(shù)、光測法均可用于官地水電站的放電檢測，以實現(xiàn)水電站的自動化和安全化運作。官地水電站2臺600kV發(fā)電機升壓變壓器出廠試驗過程中，采用的是脈沖電流法，在局部放電的中性點進行耐壓試驗時，將變壓器低壓側(cè)和變壓器本體接地，將高壓側(cè)懸空，進行變壓器中性點加壓檢測，同時進行檢測和記錄高壓側(cè)三相和中性點的放電量。加壓時間為5min，中性點電壓加到40kV時，各監(jiān)視點局部放電量詳見表1。

表1 40kV下中性點各監(jiān)視點的局部放電量

接著升高中性點的電壓至65kV，此次檢測發(fā)現(xiàn)中性點局部放電量有超標現(xiàn)象，但是不排除是干擾信號，需加壓后進行進一步檢測，加壓時間同樣為5min，升高中性點電壓為65kV時，各監(jiān)視點的局部放電量詳見表2。

表2 65kV下中性點各監(jiān)視點的局部放電量

表1和表2的數(shù)據(jù)顯示:利用脈沖電流法檢測時，要排除外部干擾對數(shù)據(jù)的影響， 如果壓力不足差異數(shù)據(jù)不明顯，可以采用加壓來進一步驗證。對65kV的高壓檢測一共進行了兩次，發(fā)現(xiàn)兩次的數(shù)據(jù)差異不明顯，由此可以排除外部干擾成分，確認了內(nèi)部變壓器存在局部放電現(xiàn)象。為了排除隱患，尋找到具體的局部放電精準點，綜合利用超聲波檢測法，在變壓器周邊布置多個超聲波檢測探頭，開始進一步檢測試驗。此次初始壓力定位65kV，放電量超標顯示出現(xiàn)，后調(diào)整電壓為40kV，開始進行超聲波定位，超聲波靠近分接開關(guān)部位顯示出異常，初步判斷局部放電來源于分接開關(guān)屏蔽罩。進一步檢查后發(fā)現(xiàn)是開關(guān)屏蔽罩有所松動，引起局部放電。

4 結(jié)語

局部放電現(xiàn)象對電氣設(shè)備的正常運行造成影響，因此必須提高其檢測技術(shù)才能避免機組在運行中發(fā)生事故。受具體施工環(huán)境和相關(guān)技術(shù)標準影響，在官地水電站的電氣設(shè)備局部放電檢測中并沒有運用無線電干擾檢測法、超高頻檢測法和光學檢測法。不同的檢測方法適合不同的檢測設(shè)備和檢測環(huán)境，根據(jù)需要具體酌情使用。在官地水電站的局部放電檢測中，可以看出，利用多種手段進行局部放電檢測、根據(jù)具體情況進行綜合運用，是有效檢測局部放電的手段，可以對產(chǎn)品的質(zhì)量和隱患進行有針對性的排查，確保了設(shè)備的安全運行。

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