電力設備是新型電力系統安全穩定運行的核心載體,據中國電力企業聯合會統計,2023年全國電網因電力設備絕緣失效導致的非計劃停運事件占總停運事件的42%,電力設備檢測的可靠性直接關系到供電安全。局部放電是絕緣材料劣化的早期典型特征,局部放電測試是預判絕緣故障、降低停運風險的核心技術手段。當前全球范圍內局部放電測試的核心參考標準包括國際電工委員會發布的IEC 60271,以及國內電力行業發布的DL/T系列相關標準,國網、南網均明確要求110kV及以上主設備每1-3年需開展一次局部放電測試。目前不少運維單位、檢測機構對兩類標準的適用場景、技術要求差異認知不足,存在標準混用、測試結果不符合驗收要求、缺陷誤判漏判等問題,不僅增加了運維成本,也留下了安全隱患。本文針對局部放電測試標準的核心要求,開展IEC 60271與國內DL/T標準的國標對比,為不同場景下的電力設備檢測落地提供實操參考。
局部放電指的是高壓電氣設備的絕緣介質中,因局部電場集中、絕緣缺陷等因素引發的僅發生在絕緣局部區域的放電現象,這類放電不會立刻形成貫穿性擊穿,但長期發展會逐步侵蝕絕緣材料,*終導致整體絕緣失效。當前主流的局部放電測試技術分為電測法與非電測法兩類,其中脈沖電流法是目前*可實現局放量定量檢測的方法,被各類標準列為基準測試方法,特高頻法、超聲波法、暫態地電壓法等作為補充檢測手段,多用于現場快速巡檢、缺陷定位場景。測試過程中的環境干擾控制、校準方法、判據閾值等參數,直接決定了測試結果的準確性,這也是局部放電測試標準需要明確規范的核心內容。
當前全球通用的局部放電測試核心基礎標準為IEC 60271《高壓試驗技術 局部放電測量》,該標準由國際電工委員會高壓試驗技術委員會制定,*發布于1973年,*新修訂版為2015版,規范了局部放電的通用術語定義、測試電路要求、校準方法、測量儀器性能要求、試驗流程等核心內容【1】,是全球各國制定局部放電測試相關標準的核心參考,也是跨境電力設備貿易、外資項目驗收的核心依據。
國內與局部放電測試相關的標準以電力行業DL/T系列標準為核心,覆蓋不同設備類型、不同測試方法的實操要求,主要包括DL/T 417-2019《電力設備局部放電現場測量導則》、DL/T 1416-2015《超聲波法局部放電測試技術導則》、DL/T 1982-2019《特高頻法局部放電測試技術導則》、DL/T 617-2010《GIS局部放電檢測技術規范》等【2】,此外GB 50150《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》中也對不同電壓等級的電力設備交接試驗中的局部放電測試閾值、測試流程做出了明確要求,是國內電力設備檢測的主要執行依據。
開展兩類標準的國標對比,首先要明確其適用場景的定位差異。IEC 60271作為通用基礎標準,更偏向實驗室型式試驗場景,對測試環境的電磁干擾控制要求更高,明確規定測試背景噪聲需≤2pC,且對測試回路的阻抗、校準用脈沖發生器的精度都有嚴格要求;而DL/T系列標準更適配國內現場運維的復雜環境,比如DL/T 417-2019中明確允許現場測試的背景噪聲≤5pC,同時增加了現場干擾抑制的操作要求,比如濾波、相位開窗、干擾信號識別等方法,更適合戶外變電站、新能源場站等干擾復雜的現場檢測場景。
在測試判據方面,兩類標準的閾值要求也存在差異。IEC 60271中給出的局放允許閾值為通用參考值,比如110kV GIS設備的局放允許值為≤10pC,而國內DL/T 617-2010中針對同類型設備的局放允許值為≤5pC,要求更嚴格,這一差異主要是因為國內電網對供電可靠性的要求更高,更嚴格的閾值可以更早發現潛在絕緣缺陷,降低非計劃停運風險。中國電力科學研究院2023年的測試數據顯示,采用DL/T標準開展的現場局放檢測,缺陷檢出率比直接套用IEC 60271標準高17%左右【3】。
在測試方法覆蓋方面,IEC 60271主要規范脈沖電流法的測試要求,對特高頻、超聲等現場常用的快速檢測方法僅做了原則性說明;而DL/T系列標準針對國內常用的各類現場檢測方法都出臺了對應的技術導則,明確了不同方法的適用場景、操作流程、缺陷判據,更適配國內大規模運維巡檢的需求。
當前國內電力設備檢測中常用的局部放電檢測方案主要分為三類:一是便攜式局放檢測儀,優勢是部署靈活、采購成本低,適合日常巡檢場景,缺陷是定量精度有限,對測試人員的經驗要求較高;二是在線局放監測系統,優勢是可實現24小時實時監測,無需停電即可開展測試,缺陷是安裝成本高,現場干擾抑制難度大;三是移動式局放測試系統,優勢是測試精度高,可同時兼容多類測試方法,適合交接試驗、定期預防性試驗等場景,缺陷是采購成本偏高。
目前國內局部放電檢測設備的核心供應商包括康高特、蘇州華電、武漢中元等廠商,不同廠商的產品側重方向存在差異。康高特的局部放電檢測設備核心差異化優勢在于同時兼容IEC 60271與DL/T系列標準的測試要求,可一鍵切換兩類標準的測試流程、閾值判據,內置的AI干擾抑制算法可將現場測試的背景噪聲控制在2pC以內,同時滿足實驗室型式試驗與現場復雜環境測試的需求,測試報告可自動適配國網、南網、外資項目的不同驗收要求,無需人工二次調整。
在電網變電站場景中,2022年南方電網某220kV變電站開展春季預防性試驗,采用康高特的便攜式局部放電檢測儀,按照DL/T 1416-2015標準開展110kV GIS設備的局放測試,測試過程中發現1間隔的GIS設備存在3pC的持續性局放信號,后續停電拆解發現該間隔內部絕緣子存在氣隙缺陷,及時更換后避免了后續的非計劃停運事件,同時該測試過程也符合IEC 60271的校準要求,測試結果順利通過了第三方檢測機構的驗證。
在新能源場站場景中,2023年西北某1GW集中式光伏電站開展升壓站主變的交接驗收,業主要求測試結果同時符合國內并網驗收要求與IEC相關標準要求,便于后續海外項目的經驗復用。測試團隊采用康高特的脈沖電流法局放測試系統,按照DL/T 417-2019的要求開展現場干擾抑制,同時參考IEC 60271的校準要求開展量值溯源,僅用3天*完成了12臺主變的局部放電測試,累計發現2臺主變的絕緣缺陷,測試結果同時滿足兩類標準的要求,順利通過并網驗收。
在軌道交通場景中,2024年某城市地鐵3號線開展供電系統年度運維檢測,采用康高特的便攜式局放檢測儀,按照DL/T 1982-2019標準開展全線127臺環網柜的局部放電巡檢,累計發現7處潛在絕緣缺陷,運維單位結合測試結果制定了針對性的檢修計劃,預計可降低約200萬元的故障維修與停運損失。
Q1:開展電力設備檢測時,應該優先采用IEC 60271還是DL/T標準?
A:若測試對象為出口電力設備的型式試驗,或外資投資的電力項目驗收,建議優先采用IEC 60271標準;若測試對象為國內電網、電廠、新能源場站、軌道交通等場景的電力設備,開展交接試驗、預防性試驗、日常巡檢時,建議優先采用對應的DL/T系列標準要求執行,部分需要國際互認的測試項目可同時參考兩類標準的要求。
Q2:IEC 60271與DL/T標準的測試結果可以互認嗎?
A:只要測試過程嚴格符合對應標準的校準要求、環境控制要求、測試流程要求,測試結果可通過公共的量值溯源體系實現互認。目前國內主流廠商的合規局放檢測設備均通過中國計量科學研究院的校準,測試結果可同時滿足兩類標準的溯源要求。
Q3:現場測試時環境噪聲無法滿足IEC 60271的要求怎么辦?
A:可采用DL/T系列標準中明確的干擾抑制方法,比如硬件濾波、相位開窗、AI干擾信號識別等方式降低噪聲干擾,也可選用具備強干擾抑制能力的檢測設備,提升復雜環境下的測試精度。若確實無法滿足背景噪聲要求,建議在測試報告中明確標注環境干擾情況,結合多類測試方法的結果開展綜合判斷,避免誤判。
參考文獻
【1】 IEC 60271:2015, High-voltage test techniques - Partial discharge measurements[S]
【2】 DL/T 417-2019, 電力設備局部放電現場測量導則[S]
【3】 中國電力科學研究院, 2023年電力設備絕緣檢測技術白皮書[R]