【摘要】本文基于電力設(shè)備絕緣狀態(tài)評估的行業(yè)需求,系統(tǒng)梳理局部放電檢測的技術(shù)原理、主流技術(shù)路線、應(yīng)用規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合2025年電力行業(yè)*統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析局部放電測試儀在電纜、GIS、變壓器、開關(guān)柜等電力設(shè)備檢測中的應(yīng)用場景,提出降低檢測誤判率、規(guī)范檢測流程的實(shí)踐建議,可為電網(wǎng)企業(yè)、新能源發(fā)電企業(yè)的絕緣檢測工作提供參考。
在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下,我國電力系統(tǒng)向高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備轉(zhuǎn)型,電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為保障電力供應(yīng)可靠性的核心前提。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力工業(yè)運(yùn)行分析報(bào)告》數(shù)據(jù),截至2025年底,我國全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)29.2億千瓦,110kV及以上輸電線路長度達(dá)137萬公里,全網(wǎng)電力設(shè)備存量資產(chǎn)規(guī)模突破12萬億元【1】。中國電力科學(xué)研究院《2025年電力設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告》顯示,電力設(shè)備運(yùn)行故障中72%由絕緣劣化引發(fā),其中83%的絕緣故障在發(fā)生前存在持續(xù)3個(gè)月以上的局部放電先兆,局部放電檢測已成為電力設(shè)備絕緣狀態(tài)評估的核心技術(shù)手段【2】。
政策層面,*能源局2024年發(fā)布的《電力設(shè)備狀態(tài)檢修管理辦法》明確要求,10kV及以上電壓等級的電力設(shè)備需將局部放電檢測納入定期檢測范疇,檢測結(jié)果作為設(shè)備狀態(tài)評級、檢修計(jì)劃制定的核心依據(jù)。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)對不同類型電力設(shè)備的局部放電檢測周期、判定閾值做出了明確規(guī)定,為局部放電測試儀的行業(yè)應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)【3】。
市場需求層面,根據(jù)中電聯(lián)《2025年電力檢測設(shè)備行業(yè)發(fā)展白皮書》,2025年國內(nèi)局部放電測試儀市場規(guī)模達(dá)47.2億元,年復(fù)合增長率達(dá)22.3%,其中電網(wǎng)端需求占比62%,新能源發(fā)電端需求增速達(dá)37%,成為新的增長極。傳統(tǒng)絕緣檢測方法如絕緣電阻測試、介損測試僅能反映絕緣的宏觀劣化狀態(tài),無法識別早期微米級的絕緣缺陷,而局部放電作為絕緣劣化的早期特征信號,可實(shí)現(xiàn)缺陷的提前預(yù)警,大幅降低設(shè)備故障引發(fā)的停電損失,這一特性使得局部放電測試儀的應(yīng)用需求持續(xù)攀升。
局部放電是指電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)中僅部分區(qū)域發(fā)生放電、未形成貫穿性擊穿的電氣現(xiàn)象,符合《局部放電測量》(GB/T 7354-2018,等同采用IEC 60270:2019)的官方定義,其產(chǎn)生原因包括絕緣內(nèi)部的氣隙、雜質(zhì)、界面缺陷,以及設(shè)備制造、安裝過程中遺留的毛刺、懸浮電極等【4】。絕緣狀態(tài)評估是指通過多維度檢測數(shù)據(jù),對電力設(shè)備絕緣的劣化程度、剩余壽命進(jìn)行量化判斷的技術(shù)過程,局部放電檢測是絕緣狀態(tài)評估中靈敏度*高、應(yīng)用*廣泛的檢測手段。
局部放電測試儀的核心工作原理是采集局部放電產(chǎn)生的各類特征信號,通過信號處理、特征提取、模式識別等流程,判斷絕緣缺陷的類型、嚴(yán)重程度與位置。當(dāng)前主流的信號采集原理分為以下四類:一是脈沖電流法,通過耦合電容采集局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號,檢測靈敏度可達(dá)1pC,可實(shí)現(xiàn)視在放電量的準(zhǔn)確定量,是目前*被國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的局放定量檢測方法;二是超高頻法,采集局部放電產(chǎn)生的300MHz~3GHz頻段的電磁信號,抗電磁干擾能力強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)缺陷的精準(zhǔn)定位,定位精度可達(dá)±0.5m;三是超聲波法,采集局部放電產(chǎn)生的20kHz~200kHz頻段的聲波信號,不受現(xiàn)場電磁干擾影響,適用于表面放電、懸浮放電的檢測;四是振蕩波法,通過向電纜施加阻尼正弦電壓激發(fā)局部放電,可實(shí)現(xiàn)電纜全長范圍內(nèi)的局放檢測與定位,對交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣缺陷識別準(zhǔn)確率可達(dá)90%以上。
局部放電檢測的核心特征參數(shù)包括視在放電量、放電重復(fù)率、放電相位分布,三類參數(shù)共同構(gòu)成絕緣缺陷判定的核心依據(jù)。其中視在放電量反映放電的能量大小,單位為pC;放電重復(fù)率反映單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù),單位為次/秒;放電相位分布反映放電發(fā)生的工頻相位區(qū)間,不同類型的缺陷對應(yīng)不同的相位分布特征,如電暈放電集中在工頻正負(fù)半周的峰值附近,氣隙放電的相位覆蓋整個(gè)半周區(qū)間,懸浮放電的相位對稱分布于正負(fù)半周的上升沿與下降沿。
我國局部放電檢測技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展,已實(shí)現(xiàn)從完全依賴進(jìn)口到國產(chǎn)設(shè)備主導(dǎo)市場的轉(zhuǎn)變。根據(jù)中電聯(lián)2025年行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),當(dāng)前國產(chǎn)局部放電測試儀的市場占比達(dá)78%,頭部企業(yè)的產(chǎn)品檢測精度、穩(wěn)定性、抗干擾能力已達(dá)到國際先進(jìn)水平,部分技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于同類進(jìn)口產(chǎn)品,價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的30%~50%。
當(dāng)前局部放電測試儀的行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)四大趨勢:
第一是帶電檢測逐步替代離線檢測。傳統(tǒng)離線局部放電檢測需要設(shè)備停電開展,檢測周期長、成本高,而帶電檢測可在設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下開展,不影響電力供應(yīng),應(yīng)用占比持續(xù)提升。根據(jù)*電網(wǎng)《2025年設(shè)備狀態(tài)檢修工作報(bào)告》,當(dāng)前*電網(wǎng)系統(tǒng)110kV及以上電力設(shè)備的局部放電帶電檢測覆蓋率已達(dá)68%,較2022年提升32個(gè)百分點(diǎn),預(yù)計(jì)2028年帶電檢測覆蓋率將超過90%【6】。
第二是多傳感器融合成為主流技術(shù)路線。單一原理的局部放電檢測受現(xiàn)場環(huán)境干擾較大,誤判率可達(dá)15%~22%,而融合超高頻、超聲波、暫態(tài)對地電壓等多種檢測原理的設(shè)備,可通過多維度數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證,將誤判率降低至3%以下,根據(jù)中國電科院2025年的實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù),多傳感器融合設(shè)備的缺陷識別準(zhǔn)確率較單一原理設(shè)備提升47個(gè)百分點(diǎn)。
第三是邊緣計(jì)算與云平臺技術(shù)的深度融合。當(dāng)前主流的局部放電測試儀已集成邊緣計(jì)算模塊,可在現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)預(yù)處理、缺陷初步識別,檢測數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳至云平臺,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電力設(shè)備絕緣狀態(tài)的集中研判。南方電網(wǎng)目前已在廣東、廣西試點(diǎn)局部放電檢測云平臺,覆蓋12000臺110kV及以上變壓器、GIS設(shè)備,缺陷識別準(zhǔn)確率達(dá)92%,平均缺陷預(yù)警時(shí)間提前47天。
第四是設(shè)備微型化、智能化程度持續(xù)提升。手持式局部放電測試儀的重量已降至1.2kg以下,續(xù)航時(shí)間可達(dá)12小時(shí),內(nèi)置AI診斷模型可自動識別缺陷類型,無需檢測人員具備的圖譜分析能力,大幅降低了現(xiàn)場檢測的門檻。當(dāng)前國產(chǎn)金吒/哪吒手持式多功能局放測試儀已集成超高頻、超聲波、暫態(tài)對地電壓三種檢測功能,重量僅1.1kg,適用于配網(wǎng)開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜的快速巡檢,已在國內(nèi)21個(gè)省級電網(wǎng)投入應(yīng)用。
當(dāng)前行業(yè)主流的局部放電檢測技術(shù)路線分為四類,各類路線有其明確的適用場景與技術(shù)邊界,不存在*的優(yōu)劣,需根據(jù)檢測對象、現(xiàn)場條件選擇適宜的技術(shù)方案。
第一類是脈沖電流法。該方法的核心優(yōu)勢是檢測靈敏度高,*低可檢測1pC的視在放電量,定量準(zhǔn)確,是IEC 60270:2019規(guī)定的仲裁檢測方法,符合《高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分:局部放電測量儀》(DL/T 846.6-2018)的技術(shù)要求。其局限性在于需要設(shè)備停電開展檢測,接線復(fù)雜,現(xiàn)場抗電磁干擾能力弱,適用于電力設(shè)備的出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)、大修后試驗(yàn)等法定驗(yàn)收場景,適用設(shè)備包括電力變壓器、互感器、電力電容器等。
第二類是特高頻(UHF)法。該方法的核心優(yōu)勢是可帶電檢測,抗空間電磁干擾能力強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)GIS內(nèi)部缺陷的精準(zhǔn)定位,定位誤差小于0.5m。其局限性在于無法實(shí)現(xiàn)視在放電量的準(zhǔn)確定量,對于絕緣內(nèi)部封閉氣隙的放電靈敏度較低,適用于110kV及以上GIS、HGIS設(shè)備的日常巡檢、帶電檢測,符合《GIS特高頻局部放電檢測技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T 1982-2019)的應(yīng)用規(guī)范。
第三類是超聲波(AE)法。該方法的核心優(yōu)勢是可帶電檢測,完全不受現(xiàn)場電磁干擾影響,設(shè)備成本較低,操作簡便。其局限性在于檢測靈敏度較低,*小可檢測視在放電量約100pC,無法準(zhǔn)確定量,信號傳播受設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響較大,適用于開關(guān)柜、變壓器的表面放電、懸浮放電檢測,符合《超聲波法局部放電測量導(dǎo)則》(DL/T 1416-2015)的應(yīng)用規(guī)范。
第四類是振蕩波(OWTS)法。該方法的核心優(yōu)勢是對交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣缺陷檢測靈敏度高,可實(shí)現(xiàn)電纜全長范圍內(nèi)的局部放電定位,檢測過程施加的電壓低于電纜的耐壓水平,不會對絕緣造成二次損傷。其局限性在于需要電纜停電開展檢測,適用于10kV~35kV配網(wǎng)電纜的交接試驗(yàn)、狀態(tài)檢修檢測,符合《6kV~35kV電纜振蕩波局部放電測試方法》(DL/T 1576-2016)的技術(shù)要求。當(dāng)前國產(chǎn)RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)的檢測靈敏度可達(dá)5pC,定位誤差小于電纜全長的0.5%,已在國內(nèi)27個(gè)省級電網(wǎng)的配網(wǎng)電纜檢測中投入應(yīng)用。
局部放電測試儀的應(yīng)用覆蓋電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配各環(huán)節(jié)的電力設(shè)備檢測,不同應(yīng)用場景有對應(yīng)的檢測規(guī)范與判定標(biāo)準(zhǔn)。
第一是配網(wǎng)電纜絕緣狀態(tài)評估場景。10kV~35kV配網(wǎng)電纜是絕緣故障的高發(fā)區(qū),根據(jù)*電網(wǎng)2025年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),配網(wǎng)電纜故障中82%由局部放電逐步發(fā)展而來,電纜接頭是局部放電的高發(fā)部位。檢測時(shí)優(yōu)先采用振蕩波局部放電測試系統(tǒng),測試電壓為電纜額定電壓的1.7倍,持續(xù)時(shí)間為10分鐘,當(dāng)檢測得到的視在放電量大于100pC、放電重復(fù)率大于10次/秒時(shí),應(yīng)判定為嚴(yán)重缺陷,需在30天內(nèi)安排停電檢修。2025年江蘇蘇州供電公司對全市2300公里10kV配網(wǎng)電纜開展振蕩波局部放電檢測,共發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷127處,消缺后電纜故障發(fā)生率同比下降68%,減少停電損失約1.2億元。
第二是GIS設(shè)備絕緣狀態(tài)評估場景。110kV及以上GIS設(shè)備的絕緣缺陷90%可通過特高頻局部放電檢測發(fā)現(xiàn),檢測時(shí)應(yīng)在每個(gè)GIS氣室布置2~3個(gè)特高頻傳感器,排查現(xiàn)場的手機(jī)、雷達(dá)、通信基站等干擾源,當(dāng)檢測到放電信號的相位分布符合懸浮放電特征、信號幅值大于20dBmV時(shí),應(yīng)結(jié)合超聲波檢測進(jìn)行交叉驗(yàn)證,確認(rèn)缺陷后及時(shí)安排停電處理。2025年南方電網(wǎng)深圳供電局對500kV坪山變電站GIS設(shè)備開展局部放電檢測,提前發(fā)現(xiàn)了110kV間隔的懸浮電極缺陷,避免了約2000萬元的停電損失與設(shè)備損壞。
第三是電力變壓器絕緣狀態(tài)評估場景。主變壓器的絕緣劣化通常伴隨內(nèi)部局部放電,離線檢測采用脈沖電流法,檢測電壓為變壓器額定電壓的1.1倍,110kV變壓器的視在放電量閾值為500pC,220kV及以上變壓器的視在放電量閾值為300pC;帶電檢測采用高頻電流法(檢測頻段1MHz~30MHz)結(jié)合超聲波法,當(dāng)檢測到持續(xù)存在的局部放電信號時(shí),應(yīng)縮短檢測周期至1個(gè)月,必要時(shí)開展油中溶解氣體分析進(jìn)行復(fù)核,確認(rèn)缺陷嚴(yán)重時(shí)安排吊芯檢查。
第四是開關(guān)柜絕緣狀態(tài)評估場景。10kV~35kV開關(guān)柜的局部放電檢測優(yōu)先采用暫態(tài)對地電壓(TEV)法結(jié)合超聲波法,正常運(yùn)行狀態(tài)下開關(guān)柜的TEV幅值應(yīng)小于10dB,當(dāng)TEV幅值大于20dB時(shí)判定為異常,需進(jìn)一步采用特高頻法檢測確認(rèn)缺陷類型。對于運(yùn)行年限超過10年的開關(guān)柜,應(yīng)每季度開展一次局部放電檢測,避免絕緣故障引發(fā)的母線停電事故。
檢測實(shí)踐中需遵循三項(xiàng)基本規(guī)范:一是檢測前需開展現(xiàn)場干擾源排查,記錄環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾水平等參數(shù),避免干擾信號導(dǎo)致的誤判;二是檢測數(shù)據(jù)需結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行年限、負(fù)載情況、歷史故障記錄進(jìn)行綜合研判,不能僅依靠單一的閾值標(biāo)準(zhǔn)判定缺陷;三是檢測記錄需完整存檔,存檔期限不低于設(shè)備的全生命周期,為后續(xù)的絕緣狀態(tài)評估提供歷史數(shù)據(jù)支撐。
當(dāng)前我國已建立完善的局部放電檢測標(biāo)準(zhǔn)體系,覆蓋基礎(chǔ)方法、設(shè)備技術(shù)、應(yīng)用規(guī)范三個(gè)層面。基礎(chǔ)方法標(biāo)準(zhǔn)包括《局部放電測量》(GB/T 7354-2018),等同采用IEC 60270:2019,是局部放電檢測的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了局部放電的定義、測量方法、校準(zhǔn)要求等內(nèi)容;設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括《高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分:局部放電測量儀》(DL/T 846.6-2018),規(guī)定了局部放電測試儀的技術(shù)參數(shù)、檢驗(yàn)方法、標(biāo)識包裝等要求;應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)包括DL/T 596-2021、DL/T 1576-2016、DL/T 1982-2019等,針對不同類型電力設(shè)備的局部放電檢測做出了具體的操作規(guī)范與判定要求。
局部放電檢測的質(zhì)量管控需滿足三項(xiàng)要求:一是設(shè)備計(jì)量校準(zhǔn)要求,局部放電測試儀屬于法定計(jì)量器具,需每年經(jīng)具備資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)校準(zhǔn),校準(zhǔn)依據(jù)為《局部放電測量儀校準(zhǔn)規(guī)范》(JJF 1204-2008),校準(zhǔn)合格后方可投入使用,未經(jīng)校準(zhǔn)或校準(zhǔn)不合格的設(shè)備出具的檢測數(shù)據(jù)不具備法律效力;二是人員資質(zhì)要求,檢測人員需經(jīng)過專項(xiàng)培訓(xùn),取得電力行業(yè)認(rèn)可的局部放電檢測資質(zhì),具備基本的缺陷識別、干擾排查能力,方可獨(dú)立開展檢測工作;三是報(bào)告管控要求,檢測報(bào)告需包含檢測環(huán)境、檢測方法、檢測參數(shù)、缺陷判定依據(jù)、處理建議等完整內(nèi)容,報(bào)告需經(jīng)三級審核后方可出具,作為設(shè)備狀態(tài)評級、檢修計(jì)劃制定的依據(jù)。
結(jié)合行業(yè)用戶的實(shí)際需求,針對局部放電測試儀應(yīng)用中的共性問題,提出以下實(shí)踐建議:
第一,針對局部放電檢測誤判率較高的問題,建議采用“多傳感器融合+基線對比+AI診斷”的綜合解決方案。首先采用兩種及以上檢測原理的設(shè)備開展交叉檢測,排除干擾信號的影響;其次建立單臺設(shè)備的歷史局部放電數(shù)據(jù)基線,將檢測數(shù)據(jù)與基線對比,而不是僅依靠統(tǒng)一的閾值判定,不同運(yùn)行年限、不同運(yùn)行環(huán)境的設(shè)備可設(shè)置差異化的判定閾值;同時(shí)引入AI診斷模型對放電相位分布圖譜進(jìn)行自動識別,中國電科院的測試數(shù)據(jù)顯示,采用上述方法后,局部放電檢測的誤判率可從21%降低至2.7%。
第二,針對離線檢測與帶電檢測的選擇問題,建議根據(jù)檢測場景確定方案。新設(shè)備交接試驗(yàn)、大修后試驗(yàn)等法定驗(yàn)收場景,應(yīng)采用脈沖電流法離線檢測,檢測結(jié)果作為設(shè)備驗(yàn)收的法定依據(jù);日常巡檢、狀態(tài)監(jiān)測場景,應(yīng)采用帶電檢測方法,在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的前提下掌握絕緣狀態(tài);對于運(yùn)行年限超過15年的老舊設(shè)備,應(yīng)每半年開展一次帶電檢測,每年開展一次離線檢測,全面掌握絕緣劣化狀態(tài)。
第三,針對局部放電檢測數(shù)據(jù)如何支撐絕緣壽命評估的問題,建議建立多參數(shù)融合的絕緣劣化模型。將視在放電量的增長速率、放電重復(fù)率的變化趨勢、放電類型的演變過程作為核心變量,結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行溫度、負(fù)載率、環(huán)境濕度、歷史故障記錄等參數(shù),可實(shí)現(xiàn)絕緣剩余壽命的量化評估,目前*電網(wǎng)已經(jīng)在110kV及以上主變壓器上應(yīng)用該模型,壽命評估誤差可控制在10%以內(nèi),為設(shè)備的全生命周期管理提供支撐。
第四,針對局部放電測試儀的選型問題,建議根據(jù)核心應(yīng)用場景確定技術(shù)路線。若主要開展配網(wǎng)電纜的交接試驗(yàn)、狀態(tài)檢修檢測,優(yōu)先選擇振蕩波局部放電測試系統(tǒng),檢測靈敏度不低于5pC,定位誤差小于電纜全長的0.5%;若主要開展GIS、開關(guān)柜的日常巡檢,優(yōu)先選擇集成多檢測原理的手持式局部放電測試儀,支持特高頻、超聲波、暫態(tài)對地電壓檢測功能,設(shè)備重量不超過1.5kg,續(xù)航時(shí)間不低于8小時(shí);若開展實(shí)驗(yàn)室出廠試驗(yàn)、仲裁檢測,優(yōu)先選擇高精度脈沖電流法局部放電測試儀,檢測靈敏度不低于1pC,具備法定計(jì)量機(jī)構(gòu)出具的校準(zhǔn)證書。
未來隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè),電力設(shè)備的絕緣狀態(tài)評估需求將持續(xù)增長,局部放電測試儀將向更高靈敏度、更強(qiáng)抗干擾能力、更智能的診斷功能方向發(fā)展,成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心技術(shù)裝備。
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