GIS局部放电在线检测技术及应用

GIS局部放电在线检测技术及应用

邹建红

邹建红

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古呼和浩特010206）

摘要：GIS作为一种气体绝缘金属封闭开关设备，其由于结构紧凑、运维便捷并且占用面积比较小，在近些年使用较为普遍。对于设备中出现的异常情况，可以及时的发现并能及时的排除隐患，从而更好的进行维修，最终提升其应用效率，保证这个变电站的安全稳定的运行状况。但是在实际的GIS运行中，有时候也会有一些自身的缺陷，从而出现一些事故的出现。因此，对于GIS局部放电的检测技术的研究具有重要的意义。

关键词：GIS；局部放电；在线检测

GIS和传统的电器相比较，其体积较小，并且技术性能比较两汉，对于外界的抗干扰能力较强，可以长期的运行，提升可靠性。GIS在在我国近些年在我国很多大型的电站中都进行广泛的应用。但是在实际的运用中，GIS也有一些自身的运行问题，GIS是全封闭的组合的电力设备，因此，其设备不能够仅仅依靠认得感官或者外部特点单纯的进行故障的发觉，此外，GIS设备体积比较效，其内部的各个零部件安装也就比较紧凑，如果其中的任意部件出现问题就会对周围的部件造成损坏，从而加大其设备的磨损程度，因此，其一旦发生故障就会很难处理，在处理起来就会比较复杂，需要投入较大的财力物力进行修理，因此，在进行GIS局部放电检测时，对于进行检测技术的应用很有必要。

1、GIS局部放电产生原因

局部放电及时对于设备局部被击穿从而导致未在导体绝缘间造成贯穿性导电通道的现象。GIS设备中绝缘中在足够强的电场中会产生一定范围内的放电，轻微的局部放电现象对于绝缘介质都会产生一定的影响，如果情况较为严重的话，就会造成绝缘的损坏，从而导致设备发生一定程度的故障，造成一定的经济损失。GIS局部放电现象是GIS内部设备出现绝缘故障的最初的迹象以及很重要的表现，如果出现局部放电现象，就会导致SF6气体出现分解现象，从而导致电场发生变形，从而造成绝缘材料的严重的损伤。对于会造成GIS局部放电的现象中，其大致归纳为以下几种要点：在进行制造或者安装过程中，需要在桶内进行金属自有颗粒的预留；对于一些金属零部件不固定的现象，其一般会形成电位导体；如果绝缘表面存在一定的缺陷问题，例如本身的质量问题或者出现气泡现象，就会出现击穿现象，从而发生导电现象；如果触头出现一些接触不良的现象，就会导致短弧然后发展成长弧，从而造成击穿放电的情况；如果设备中出现异物等，或者一些漂浮物也会造成GIS局部放电的现象。

2、GIS局部放电在线检测方法

GIS局部放电的检测方法一般就是在GIS局部放电时，其经常会有一些光、声、电气等多种变化，这些出现的变化就会作为一项检测的表现，当前局部放电的在线检测方法主要有以下几种。

2.1超声波检测法

GIS发生局部放电时，其会出现分子之间的碰撞现象，这时就会出现超声波脉冲信号的产生，其脉冲信号一般有纵波和横波以及表面波三种波纹。只要在GIS内部，有纵波信号在SF6气体中进行传播，这种信号的波长一般方向性会较强并且波长较短。使用超声波检测法，其一般就是将压电式传感器或者超声波传感器在外壳上贴住，从而以便于更好的实现GIS局部放电的检测。GIS局部放电检测使用的声波一般频谱比较宽，其一般产生的范围在几十赫兹到几兆赫兹之间。在通常情况下，GIS局部放电产生的能量较低，这样就会使得其产生的信号在外壳的反应中就会比较的微弱，这样如果其不够灵敏的话，其对于信号就会很难捕捉，这样在GIS发生故障时，采用此种方式比较的有效果。

2.2特高频检测法

采用特高频检测法主要就是由于局部发生放电时，其气体击穿速度很快，这样就会瞬间产生一些较短的脉冲电流，并且放电脉冲其一般持续时间为几个ns，但是其波头上升时间也就是1ns左右，这样对于电磁波频其最高可以达到1.5GHz。在GIS外壳进行传感器的设置时，一般就是局部在线检测，这种方式敏感度较高，并且具有较高的抗干扰性，对于一些出现的缺陷问题可以进行准确的识别，从而可以更好的对于故障的定位进行准确的实现。

2.3光学法

GIS设备内部发生局部放电的能量时，很多释放的形式就以光的形式进行想外的发送，这样就导致光子的出现，此时就可以通过光电倍增强器对于所放射出的光子进行在线的监测，此时就可以监测出GIS局部放电现象。这种方式虽然受到电磁干扰的影响比价小，但是，其在进行传输过程中会受到SF6以及其他材料的影响，从而造成其故障定位出现问题。

2.4机械振动法

机械振动原理一般就是对于局部放电所说的，一般就是其机械在进行工作时就或多或少的产生一些振动，从而造成振动波的产生，这种振动波在进行传输后就会增减传感器的信号的检测，但是其在实际的检测中由于振动产生的噪音会对检测结果早晨一定的干扰，从而影响其检测的准确程度。

3、局部放电监测系统应用

3.1在线监测系统组成

GIS设备监测利用其检测到的电磁信号进行到传感器的检测，然后在高频传感器的转换下变成信号进行输出，然后在进行集中处理，最后对处理出的信号数据进行计算机的存储，然后进行人工智能处理后进行诊断分析。然后经过分析，在线监测系统主要由以下几部分组成：数据分析与诊断软件、数据采集单元、超高频传感器。

3.2超高频局部放电监测系统应用实例

对于超高频局部放电监测系统来说，一般就是通过耦合器进行防电信号的采集，然后通过同轴电缆进行光电转换装置的连接。对于每个转换装置来说，需要使用三个耦合器对数字信号进行处理，这样对于一些干扰信号的滤波就会进行有效的处理。然后在汇控柜进行汇集，之后通过光缆进行主控设备机箱的输送。在主控室中，需要进行数据的压缩包的存储，对设备处理终端需要进行现场数据的参数的设置。当检测到现场设备进行局放时，应当通过系统配置的基于模糊神经网络和基因算法的专家系统诊断软件，对数据进行一定标准的分类、评估以及进行结果的分析。然后通过专家系统的趋势的分析，查找特性量的异常变化的分析，如果发现一些不正常的现象，就需要进行报警信号的发出。在实际的GIS产品中应用的超高频局放监测系统的监测频带的带宽为500MHz～1500MHz。一般使用的及时比较宽带额检测宽带的使用，这样可以在一定程度上提升其灵敏度，从而提升其检测的效果以及可靠性。通过配置适当的耦合器的布点的分析，然后可以进行准确的检测出产生局部放电的位置，为保证其在线检测的可靠性，我们进行人工制作放电点的制作，然后不断的进行重复放电从而增加其放电幅值。这样也就说明其能够对放电的信号进行准确的识别更好的为智能电网的推广奠定坚实的基础。

结束语

当前，国内外中不同的机构对于GIS局部放电的在线监测技术不断的进行改进中，其应用也将不断的成熟，对于其出现的一些不足以及缺陷，进行不断的改进，从而更好的适应当前现场检测的需求。同时，对于局部放电检测技术中，超声波法以及超高频法是其中比较重要的两种方法，这两种检测方法目前来说具有较高的优势，联合两种方法的优势以及劣势，摒弃两者的不足之处，结合两者的优点，联合使用，对于当前的高灵敏度以及低噪声率的需要具有重要的意义，对于故障的识别具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]姜芸,周韫捷.分布式局部放电在线监测技术在上海500kV交联聚乙烯电力电缆线路中的应用[J].高电压技术,2015,04:1249-1256.

[2]张灿华.基于特高频、超声波、TEV局部放电检测技术的应用及研究[D].山东大学,2015.

[3]马长安.GIS局部放电UHF法在线检测关键技术问题分析[J].通讯世界,2015,04:167-168.

[4]侍海军.气体绝缘组合电器局部放电检测的内置传感器研究[D].重庆大学,2003.