GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用

GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用

姚尧张剑鹏石志峰

（国网湖北省电力公司宜昌供电公司湖北宜昌443000）

摘要：目前，电力系统逐渐的形成了一个发展趋势，逐渐的向着大体积、大容量、大电网的方向发展。全封闭气体绝缘发电站具有空间体积小，占地面积小、可靠安全性更高，安装周期短、运行简单和抵抗外界干扰的能力较强等多种优点被大面积的应用。虽然GIS的可靠性比较高，但是还是容易产生一些问题，设备内部的组装还是存在一定的缺陷问题，容易产生安全事故。所以对于GIS设备要不断的进行检测，排除产生事故的可能性，这样不仅提高了生产效率，加快了生产速度，还提高了经济收益，增大了利润。

关键词：GIS局部放电；带电检测技术；现场应用

一、GIS局部放电的在线检测方法以及优缺点

（一）电气法

电气法中包含内部电气法，内部电气法本身具有的优点就是操作比较简单，容易被大多数人所接受，反应比较迅速，测量到的结果相对比较准确。但是还是存在一定的问题，内部电气法的稳定性能比较差，容易受到外界的干扰因素，抵抗性能比较差。内部电气法又可以分为两种：①将设备经过改造，在法兰的内部上，装上一种电容器，从电容里获取相关的有用信息和信号，保证左右两个电容器都能够进行定位，定位依据的有关原理就是两个流经电容传感器之间的电流的时间差。根据众多经验表明该方法定位的精确度非常高，局部放电检测的准确率也是非常的高。②在盆式绝缘体内部接地端的附近，首先将一个电极进行埋伏，灵敏性也是非常的高。但是这种方法有一定的限制，比如对于内电极，必须需要厂家在生产的时候就进行埋伏，一般在施工现场中，很难做到。

在电气法中，还有一种外复电极法，该电极法是在20世纪发明的。慢慢的放大后发现，一些小的电容具有降低信号和频率的传播作用，但是还存在另外的一种观点，认为局部放电刚开始产生外壳上的电流值，具有很大的不确定性，而且在刚开始的阶段只出现在外壳上进行流动，只有当电流流到了一些不连续的地方，才能通过电容器进行分析出电压差。比较来说，该种方法非常方面，还十分的经济，因此受到了普遍的应用，但是也有一定的缺陷性，也比较容易受到外界的影响。除了上面的两种方法，电气法中还包含一种方法，就是特高频法，这种方法主要是通过一些天线传感器进行相关的电磁波接收，实现了局部放电的目的。由于该检测方法可以非常有效的避免一些传统局部放电产生的问题和一些电气的影响、检测范围比较宽、灵敏度非常高，在上世纪当中，特高频法得到了广泛的应用。经过多种方法检测发现，特高频法还不需要设立多个传感器检测点。

（二）化学法

GIS内部电弧在放电的时候，部分气体会得到挥发，有的还会发生分解。判断GIS内部的放电程度，可以通过部分气体浓度得出。化学法检测的优点就是不受外界干扰，但是还有一定的缺点，经过很多相关人士的有关统计和总结可以发现，单单的测量自由因子形成的局部放电的效果并不明显，还不乐观，对于GIS本身存在的一些物质也会影响到测量的准确性。当短脉冲产生的放电产物的分解物达不到有关要求后，就要再次进行有关实验，严格控制，提高测量的准确性。

（三）超声波法

GIS局部放电还能够产生声波，类型主要有表面波、纵波、横波三种，纵波和横波都可以传播到墙体外壁，传播的距离比较远，因此其产生的有关振动频率和信号可以采用超声波传感器进行接收，达到检测局部放电的效果。但是为了更大程度上降低其他外界环境和有关声源的影响，一般测量仪器的测量范围都确定在某一范围内，不会出现非常偏离的现象。此种方法就是将电磁传感器和相应的GIS设备进行分离，让他们彼此之间不产生非常紧密的关系，不互相影响，同时也不受电气方面影响，但是缺点就是在实际现场中，有很多的因素和原因都会造成外壳的振动，影响到测量数据的准确性。

二、GIS局部放电主要带电检测方法

（一）试验设备

高频检测电磁波实验，实验电压加载设备采用无局放试验变压器，针对GIS设备加载电压至63kV，高频电磁信号测试仪放置在阻容分压器低压端，考虑到设备分压器的具有容性阻抗，造成设备初始相角超前现象，实验系统添加了相角调整装置，使放电信号的电磁波测量值，在容易检测的Ⅰ、Ⅱ相限内。具体操作为在变压器端子悬挂金属线，在升压过程中观测相角的具体数值，当放电信号初始相角达到90°时，启动高频测试装置，采集信号，记录相关波形。

（二）试验分析

本文针对GIS设备内部常见局部放电两种情况，即悬浮电位放电和金属粒子放电两种进行实验测试，实验系统额定加载电压63kV，观测相角位置，利用超声波设备记录设备故障的相关图谱，通过频谱分析判定系统放电特性及故障状态，形成数据库文本。悬浮电位超高频放电特性图谱如图1所示，通过GIS设备外壳超声波设备的记录显示，可以看出悬浮电位故障工频耐压水平较低，放电次数随着所加载电压的升高，逐步增加，放电幅值较大，但测量信号幅值比较稳定，并不随着电压改变，同时信号的相位位置较为固定，一般对应出现在Ⅰ、Ⅲ象限。金属微粒放电故障实验特性图谱如图2所示，通过GIS设备外壳超声波设备的记录显示，可以看出放电位置由于金属粒子的不确定性，放电位置较为分散，放电点没有集中现象出现，测量信号相位信号同悬浮电位实验的特性较为一致，相位信号多对称出现在Ⅰ、Ⅲ象限，同时由于放电位置不确定性，放电信号的幅值也无规律可循，放电幅值基本上不随着电压升高而改变，但放电次数随着加载电压的升高，次数逐渐增多。

三、应对方法

（一）加强设备的有关管理制度

一些生产内部的元件或是组装的过程中容易产生表面受损或是污染问题，造成绝缘体的异常发电，进而引起内部放电问题。因此，在GIS内部进行组装的时候，就要严格检查绝缘件受损情况，防止一些不合格的产品进入设备，同时有关检查人员一定要在产品出厂前，进行严格的标准规定。

（二）加强GIS设备局部放电检测的应用

在上文中，已经提到了很多关于放电检测的方法，比如电气测量法、超高频法、光电测量法、接收振动信号法等等，这些方法都取得了一定的成效，效果非常的明显。最常用的超高频法，具有很强的实用性。通过仪器对SF6气体进行检测和分析，对GIS局部放电设备放电隐患有很好的作用。SF6气体主要分解产物为SO2、SOF2、H2S、CO等气体组分，正常情况下，SF6气体杂质含量比较小，对设备不产生影响。

（三）加强设备现场安装和验收管理

对于GIS设备，安装的环境一定要有一定的标准要求，比如：温度不能太过于高或者是低，控制在一定的范围内，风速一般不能超过5m/s等等，要满足这样的外界环境要求，也可以相应的配备一些外部设施，以达到设备所需要的外部条件，更好的达到利用率。除了设备的配置，还要控制设备暴露在空气中的时间，严格按照有关设备的安装要求，制备相应的有关作业的指导书，重点对各种连接件外观进行检查，达到有关说明书的各项要求。

四、结论

本文通过对GIS设备局部放电过程中产生的问题进行分析，并且举出了一些方法，反映出设备投运前存在制造和安装质量问题，以及一些把守不到关，检测不到位的现象，因此，加强GIS设备放电缺陷或隐患排查治理，严格控制好外部的设施和环境条件，采用多种方法对GIS设备局部放电过程中容易出现的问题进行研究，都在一定程度上降低了安全事故的发生，促进GIS设备良好发展。

参考文献：

[1]孙曙光，陆俭国，俞慧中，等.110kVGIS局部放电故障定位技术的研究[J].电测与仪表，2012（6）：10~14.

[2]余能武，田阳普，艾春.GIS局部放电检测技术的现状[J].赛尔电力仪器仪表，2012（5）：61~63.