不少電力運維單位在開展開關柜局部放電檢測時,常遇到單一檢測手段誤判、漏判的問題,要么把外部干擾當成局放風險浪費檢修成本,要么漏掉隱性放電隱患導致跳閘事故,同時還要滿足行業規范對檢測流程、報告資質的要求,TEV與超聲波聯合診斷的方案,剛好能解決這些痛點。
開關柜局部放電是絕緣劣化的早期信號,若未及時排查,很容易發展為絕緣擊穿、柜體爆炸等嚴重事故,當前常用的帶電檢測手段以TEV和超聲波為主,兩種技術各有適用場景,也存在明顯短板。
TEV又名暫態地電壓,其檢測原理是開關柜內部發生局部放電時,產生的高頻電磁波會穿透柜體縫隙或沿金屬外殼傳播,在柜體接地點處形成暫態的電壓脈沖,通過非接觸式的TEV傳感器*能捕捉到這類信號【1】。TEV檢測的優勢是巡檢效率高,單人每小時可完成20臺以上開關柜的普測,不需要停電,也不需要拆解柜體,適合大面積的運維排查。但TEV也存在明顯局限性:一方面信號容易被屏蔽,若放電發生在帶有金屬屏蔽層的母線筒內部,TEV信號衰減幅度可達40dB以上,很難被外部傳感器捕捉;另一方面現場的變頻器、通信基站、電焊機等設備產生的電磁干擾,會被TEV傳感器誤判為放電信號,導致檢測結果出現假陽性。
超聲波檢測的原理是局部放電發生時,放電區域的分子會產生劇烈碰撞,形成頻率在20kHz以上的超聲波信號,通過壓電傳感器*能捕捉到這類聲波的振動特征【2】。超聲波檢測的優勢是抗電磁干擾能力強,不受現場電磁環境的影響,還能通過多點位的信號強度對比,確定放電的具體位置,方便后續檢修定位。但超聲波的局限性也很突出:聲波在固體介質中的衰減速度極快,若放電點被密封的金屬面板、絕緣擋板遮擋,超聲波很難透出柜體被檢測到;同時現場的風機振動、斷路器機械操作產生的聲波,也會被傳感器捕捉,形成誤判。
正是因為兩種技術各有短板,單一使用TEV或超聲波開展開關柜局部放電檢測時,漏判、誤判率普遍偏高,難以滿足運維現場的實際需求。
TEV與超聲波聯合診斷的核心邏輯是利用兩種技術的互補性,通過多維度的信號校驗,排除干擾、確認真實放電信號,大幅提升檢測準確率。在實際操作中,聯合診斷的判斷規則通常分為三類:第一類是TEV檢測到異常幅值信號(通常指超過20dB,且相鄰柜體信號差值超過10dB),同時超聲波檢測到與工頻相位同步的放電特征信號,可判定為存在有效局部放電;第二類是僅檢測到TEV異常信號,未捕捉到對應的超聲波信號,可初步判定為外部電磁干擾,需排查現場干擾源后復測;第三類是僅檢測到超聲波信號,未捕捉到對應的TEV信號,可初步判定為機械振動干擾,需調整傳感器位置排除機械噪聲影響后復測。
對于B端的工業企業、商業綜合體運維團隊而言,采用TEV與超聲波聯合診斷開展開關柜局部放電檢測,可大幅降低運維成本:一方面不需要安排停電作業,不會影響正常的生產經營秩序;另一方面可減少不必要的拆機檢修,相較于傳統的停電預防性試驗,單次檢測的綜合成本可降低30%左右,檢測效率提升5倍以上。
對于G端的電網企業、市政運維部門而言,TEV與超聲波聯合診斷的方案完全符合現行的行業規范要求,DL/T 596-2021《電力設備預防性試驗規程》中明確提到,10kV及以上電壓等級的開關柜,每年至少開展一次帶電局放檢測,可采用TEV、超聲波等多種手段聯合判斷【3】。檢測完成后出具的報告,需要同時包含TEV的信號幅值、分布特征,以及超聲波的波形、相位特征,檢測人員需持有對應的電力安全作業資質,報告留存時間不低于3年,可滿足安全生產考核、設備全生命周期管理的要求。
這一常見的運維場景,我們可以通過一個真實的局放檢測實例來具象說明。我們以2023年某省級經開區10kV中心配電室的開關柜局部放電檢測項目為例,完整展示TEV與超聲波聯合診斷的實際應用流程,該配電室共有28臺10kV中壓開關柜,已投運7年,負荷率常年保持在75%左右,此前運維人員用單一TEV檢測發現4臺柜體信號異常,但無法確定是否為真實局放,因此委托我們采用聯合診斷的方式開展復測,這個局放檢測實例的操作流程完全符合行業規范要求。
首先開展TEV普測:檢測人員關閉現場的對講機、臨時電焊機等干擾源,將TEV傳感器緊貼柜體金屬表面,避開漆面、密封膠條區域,逐臺掃描柜體的前后面板、母線室、電纜室區域,記錄信號幅值超過20dB的點位,共發現4臺柜體的TEV信號幅值在22dB-28dB之間,符合異常判定標準。
隨后開展超聲波復核:檢測人員針對上述4臺異常柜體,用超聲波傳感器對準柜體的通風口、觀察窗、手車觸頭縫隙、電纜終端連接處等位置逐點掃測,同時采集信號的相位特征,發現其中2臺柜體的超聲波信號與工頻相位同步,呈現典型的局部放電特征:1臺編號為2#進線柜的超聲波信號在斷路器手車觸頭處強度*高,達到18dB,判斷為觸頭接觸不良產生的表面放電;另一臺編號為7#電容補償柜的超聲波信號在母線室絕緣子處強度*高,達到15dB,判斷為絕緣子積污導致的沿面放電。剩下2臺柜體僅檢測到TEV信號,未捕捉到對應的超聲波信號,排查后發現是旁邊的SVG無功補償裝置運行產生的電磁干擾,排除局放風險。
后續運維單位按照檢測結論,安排月度停電計劃對2臺存在隱患的柜體進行拆解檢修,拆開后發現2#進線柜的A相觸頭確實存在氧化燒蝕痕跡,7#電容補償柜的母線室A相絕緣子表面有明顯的積污和閃絡痕跡,處理后復測TEV和超聲波信號均恢復到正常范圍,成功避免了后續可能發生的短路跳閘事故。這個局放檢測實例的結論也得到了運維單位的高度認可,充分驗證了TEV與超聲波聯合診斷的實用性,既能準確排查出隱性隱患,又能排除干擾避免不必要的檢修投入。
針對不同用戶的需求,我們結合TEV與超聲波聯合診斷的應用經驗,整理了對應的實操建議。
對于B端用戶,若企業配電室的開關柜數量在10臺以上,建議每季度開展一次聯合診斷普測,重點監測運行年限超過5年、負荷率超過70%、處于潮濕或多粉塵環境的開關柜。在選擇檢測設備時,TEV模塊的檢測范圍建議覆蓋0-60dB,分辨率不低于1dB,超聲波模塊的檢測頻率范圍建議覆蓋20-100kHz,可同時檢測連續波和脈沖波信號,設備不需要追求過高的參數配置,滿足現場檢測需求即可,可有效控制采購成本。若企業沒有的運維檢測人員,也可以委托第三方運維機構開展檢測,單次檢測的成本遠低于停電事故造成的生產損失。
對于G端用戶,建議將TEV與超聲波聯合診斷納入設備運維的標準化流程,明確檢測的周期、操作規范、報告要求,同時定期對運維人員開展技術培訓,確保檢測人員掌握兩種技術的原理、干擾排除方法、風險判定標準。檢測過程中要建立完整的臺賬,記錄每臺開關柜每次檢測的TEV幅值、超聲波強度、異常點位等信息,通過多周期的數據趨勢分析,預判絕緣劣化的速度,實現預防性運維,符合安全生產的管理要求。
參考文獻
【1】 DL/T 1416-2015 超聲波法局部放電測試儀技術條件
【2】 DL/T 1982-2019 暫態地電壓法局部放電測試儀技術條件
【3】 DL/T 596-2021 電力設備預防性試驗規程
【4】 GB/T 7354-2018 高電壓試驗技術 局部放電測量