电力设备是新型电力系统安全稳定运行的核心载体,据中国电力企业联合会统计,2023年全国电网因电力设备绝缘失效导致的非计划停运事件占总停运事件的42%,电力设备检测的可靠性直接关系到供电安全。局部放电是绝缘材料劣化的早期典型特征,局部放电测试是预判绝缘故障、降低停运风险的核心技术手段。当前全球范围内局部放电测试的核心参考标准包括国际电工委员会发布的IEC 60271,以及国内电力行业发布的DL/T系列相关标准,国网、南网均明确要求110kV及以上主设备每1-3年需开展一次局部放电测试。目前不少运维单位、检测机构对两类标准的适用场景、技术要求差异认知不足,存在标准混用、测试结果不符合验收要求、缺陷误判漏判等问题,不仅增加了运维成本,也留下了安全隐患。本文针对局部放电测试标准的核心要求,开展IEC 60271与国内DL/T标准的国标对比,为不同场景下的电力设备检测落地提供实操参考。
局部放电指的是高压电气设备的绝缘介质中,因局部电场集中、绝缘缺陷等因素引发的仅发生在绝缘局部区域的放电现象,这类放电不会立刻形成贯穿性击穿,但长期发展会逐步侵蚀绝缘材料,*终导致整体绝缘失效。当前主流的局部放电测试技术分为电测法与非电测法两类,其中脉冲电流法是目前*可实现局放量定量检测的方法,被各类标准列为基准测试方法,特高频法、超声波法、暂态地电压法等作为补充检测手段,多用于现场快速巡检、缺陷定位场景。测试过程中的环境干扰控制、校准方法、判据阈值等参数,直接决定了测试结果的准确性,这也是局部放电测试标准需要明确规范的核心内容。
当前全球通用的局部放电测试核心基础标准为IEC 60271《高压试验技术 局部放电测量》,该标准由国际电工委员会高压试验技术委员会制定,*发布于1973年,*新修订版为2015版,规范了局部放电的通用术语定义、测试电路要求、校准方法、测量仪器性能要求、试验流程等核心内容【1】,是全球各国制定局部放电测试相关标准的核心参考,也是跨境电力设备贸易、外资项目验收的核心依据。
国内与局部放电测试相关的标准以电力行业DL/T系列标准为核心,覆盖不同设备类型、不同测试方法的实操要求,主要包括DL/T 417-2019《电力设备局部放电现场测量导则》、DL/T 1416-2015《超声波法局部放电测试技术导则》、DL/T 1982-2019《特高频法局部放电测试技术导则》、DL/T 617-2010《GIS局部放电检测技术规范》等【2】,此外GB 50150《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》中也对不同电压等级的电力设备交接试验中的局部放电测试阈值、测试流程做出了明确要求,是国内电力设备检测的主要执行依据。
开展两类标准的国标对比,首先要明确其适用场景的定位差异。IEC 60271作为通用基础标准,更偏向实验室型式试验场景,对测试环境的电磁干扰控制要求更高,明确规定测试背景噪声需≤2pC,且对测试回路的阻抗、校准用脉冲发生器的精度都有严格要求;而DL/T系列标准更适配国内现场运维的复杂环境,比如DL/T 417-2019中明确允许现场测试的背景噪声≤5pC,同时增加了现场干扰抑制的操作要求,比如滤波、相位开窗、干扰信号识别等方法,更适合户外变电站、新能源场站等干扰复杂的现场检测场景。
在测试判据方面,两类标准的阈值要求也存在差异。IEC 60271中给出的局放允许阈值为通用参考值,比如110kV GIS设备的局放允许值为≤10pC,而国内DL/T 617-2010中针对同类型设备的局放允许值为≤5pC,要求更严格,这一差异主要是因为国内电网对供电可靠性的要求更高,更严格的阈值可以更早发现潜在绝缘缺陷,降低非计划停运风险。中国电力科学研究院2023年的测试数据显示,采用DL/T标准开展的现场局放检测,缺陷检出率比直接套用IEC 60271标准高17%左右【3】。
在测试方法覆盖方面,IEC 60271主要规范脉冲电流法的测试要求,对特高频、超声等现场常用的快速检测方法仅做了原则性说明;而DL/T系列标准针对国内常用的各类现场检测方法都出台了对应的技术导则,明确了不同方法的适用场景、操作流程、缺陷判据,更适配国内大规模运维巡检的需求。
当前国内电力设备检测中常用的局部放电检测方案主要分为三类:一是便携式局放检测仪,优势是部署灵活、采购成本低,适合日常巡检场景,缺陷是定量精度有限,对测试人员的经验要求较高;二是在线局放监测系统,优势是可实现24小时实时监测,无需停电即可开展测试,缺陷是安装成本高,现场干扰抑制难度大;三是移动式局放测试系统,优势是测试精度高,可同时兼容多类测试方法,适合交接试验、定期预防性试验等场景,缺陷是采购成本偏高。
目前国内局部放电检测设备的核心供应商包括康高特、苏州华电、武汉中元等厂商,不同厂商的产品侧重方向存在差异。康高特的局部放电检测设备核心差异化优势在于同时兼容IEC 60271与DL/T系列标准的测试要求,可一键切换两类标准的测试流程、阈值判据,内置的AI干扰抑制算法可将现场测试的背景噪声控制在2pC以内,同时满足实验室型式试验与现场复杂环境测试的需求,测试报告可自动适配国网、南网、外资项目的不同验收要求,无需人工二次调整。
在电网变电站场景中,2022年南方电网某220kV变电站开展春季预防性试验,采用康高特的便携式局部放电检测仪,按照DL/T 1416-2015标准开展110kV GIS设备的局放测试,测试过程中发现1间隔的GIS设备存在3pC的持续性局放信号,后续停电拆解发现该间隔内部绝缘子存在气隙缺陷,及时更换后避免了后续的非计划停运事件,同时该测试过程也符合IEC 60271的校准要求,测试结果顺利通过了第三方检测机构的验证。
在新能源场站场景中,2023年西北某1GW集中式光伏电站开展升压站主变的交接验收,业主要求测试结果同时符合国内并网验收要求与IEC相关标准要求,便于后续海外项目的经验复用。测试团队采用康高特的脉冲电流法局放测试系统,按照DL/T 417-2019的要求开展现场干扰抑制,同时参考IEC 60271的校准要求开展量值溯源,仅用3天*完成了12台主变的局部放电测试,累计发现2台主变的绝缘缺陷,测试结果同时满足两类标准的要求,顺利通过并网验收。
在轨道交通场景中,2024年某城市地铁3号线开展供电系统年度运维检测,采用康高特的便携式局放检测仪,按照DL/T 1982-2019标准开展全线127台环网柜的局部放电巡检,累计发现7处潜在绝缘缺陷,运维单位结合测试结果制定了针对性的检修计划,预计可降低约200万元的故障维修与停运损失。
Q1:开展电力设备检测时,应该优先采用IEC 60271还是DL/T标准?
A:若测试对象为出口电力设备的型式试验,或外资投资的电力项目验收,建议优先采用IEC 60271标准;若测试对象为国内电网、电厂、新能源场站、轨道交通等场景的电力设备,开展交接试验、预防性试验、日常巡检时,建议优先采用对应的DL/T系列标准要求执行,部分需要国际互认的测试项目可同时参考两类标准的要求。
Q2:IEC 60271与DL/T标准的测试结果可以互认吗?
A:只要测试过程严格符合对应标准的校准要求、环境控制要求、测试流程要求,测试结果可通过公共的量值溯源体系实现互认。目前国内主流厂商的合规局放检测设备均通过中国计量科学研究院的校准,测试结果可同时满足两类标准的溯源要求。
Q3:现场测试时环境噪声无法满足IEC 60271的要求怎么办?
A:可采用DL/T系列标准中明确的干扰抑制方法,比如硬件滤波、相位开窗、AI干扰信号识别等方式降低噪声干扰,也可选用具备强干扰抑制能力的检测设备,提升复杂环境下的测试精度。若确实无法满足背景噪声要求,建议在测试报告中明确标注环境干扰情况,结合多类测试方法的结果开展综合判断,避免误判。
参考文献
【1】 IEC 60271:2015, High-voltage test techniques - Partial discharge measurements[S]
【2】 DL/T 417-2019, 电力设备局部放电现场测量导则[S]
【3】 中国电力科学研究院, 2023年电力设备绝缘检测技术白皮书[R]