电声示波联合定位法在GIS组合电器的应用及分析

电声示波联合定位法在GIS组合电器的应用及分析

高兴芝

泰安泰山高压开关有限公司 山东泰安 271000

摘要：GIS(气体绝缘全封闭组合电器)具有结构紧凑、灭弧性能强、可靠性高等优点。随着高电压行业的快速发展,GIS设备趋向小型化、轻量化设计,随之对高压电器产品中钨铜合金弧触头材料的各项性能提出了更高的要求。钨铜合金弧触头在GIS设备中承担着接通、承载、分断正常电流和故障电流的功能,对于应用于断路器灭弧室开断、关合用弧的触头,除要求其具备耐电弧烧蚀性的前提下,还需具备力学性能好、寿命长等特点,而钨铜合金触头与铜尾导电端的接合强度已成为影响断路器开断性能的重要因素。

关键词：GIS；特高频法；超声波法；X射线；定位

引言

ＳＦ６全封闭组合电器（ＧａｓＩｎｓｕｌａｔｅｄＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ，GIS）是可靠的传输设备，将断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线避雷器、电缆终端盒、接地开关等电气部件密封在充SF6气体的多个间隙中，并进行一定的组合由于GIS结构完全闭合，操作人员在操作断路器和刀闸时，应通过现场机构确定并监控背景信号，以确定是否将信号分离开现场。在GIS组合电器中，由于堵塞、松动、损坏、闭路缓冲异常等原因，实际上达不到倒车工作所需的目标状态，当操作员不能及时发现问题时，如果倒车工作不能继续，联锁功能就会失效，就有可能发生带负荷拉刀闸、带电合地刀（接地线）等事件。

1GIS组合电器

GIS设备是指由高压开关、隔离开关、变压器、公交车等设备组成的气体绝缘组合。因为其体积相当小，占地面积小，操作稳定性高，维护工作少，配置灵活，广泛应用于各种电压等级的电网。近年来，为了节省占地空间，多层房间GIS安装方案越来越多，电压等级随着输送容量的变化，相关电网GIS设备的重量也在增加。大型GIS设备的外观可达8.0×2.0×3.0m，重量可达12t..GIS设备在施工安装或设备维修时，目前的电网GIS设备一般封装在H15-H20钢的矩形框架中，为了减小设备的整体尺寸，紧凑接合很容易，GIS设备一般不设计特殊提升点，矩形钢框架采用直线拟合。在大型设备室搬运时，GIS一般要先在设备架下横梁和地基之间找到一个小间隙，将杠杆放入缝隙中，用人力多次抬起，间隔增加到50毫米左右。。然后，松开爪液压千斤顶的爪，使用操纵杆操纵将设备下部梁从地面升高100毫米，将下部梁放下机架卷筒或操纵罐，用推力或绞车根据工作推力移动到指定的安装位置。最后，通过爪子液压千斤顶、雪橇安装方式，将设备降落在基本平台上。这种传统的运输方式劳动强度高、效率低，在工作安全和现场文明建设上都需要改进。为此，设计了一种轻便实用的专用GIS升降装置，具有夹具加载、液压升降、电动行走等综合功能。

2气体绝缘组合电器局部放电缺陷的特性分析

在超高频检测法中，绝缘子气隙缺陷的工频相位上，正半周和负半周均出现了少量放电现象，并且随着电压的升高，放电次数也有增加的趋势。绝缘子表面附着物缺陷上，只在负半周附近有少量放电现象。金属物突出缺陷方面，放电现象集中在工频正负半周的峰值处。自由金属微粒缺陷方面，工频周期内放电次数无明显规律。根据上述试验结果，认为该1000kV气体绝缘组合电器局部放电检测装置误报、漏报的原因为：（1）超高频检测方法下，由于绝缘子气隙和表面附着物缺陷的图谱特征具有极高的相似性，导致检测时容易出现混淆、误判的情况。（2）在超声波检测方法中，故障气室内有明显的放电现象，并且放电较为强烈，对声波传播造成了干扰，导致局部放电检测时容易出现检测结果不准确的情况。

3电声示波联合定位法在GIS组合电器的应用

3.1特高频（UHF）法

当GIS绝缘充电闭合组合时，如果发生小范围的局部放电，将产生更陡的脉冲电流，其上升时间非常短，其发生频率达到GHz级电磁波。UHF方法的特点是通过UHF传感器获得电气设备在工作中局部放电时UHF电磁波局部放电的检测数据。结合现场电气设备的特点和情况差异，通过集成或外部UHF传感器实现局部放电缺陷类型的电气检测、定位和识别，具有现场灵敏度和抗干扰能力等优点。研究表明，固体绝缘内部空气间隙的超高频放电信号具有放电次数少、周期重复性低、放电范围色散较大的特点，但放电相位相对稳定，极性效果不明显，对固体绝缘内部局部放电具有典型的超高频指导。

3.2基于多传感器信息融合的局部放电在线检测

单一使用超声波传感器或超高频传感器进行局部放电在线监测，具有容易受到电气或电磁干扰、检测结果精确性不高等缺陷，特别是对于局部间歇性放电经常会出现无法识别的情况。多传感器信息融合是使用多种类型、两个及以上的传感器，并将每1台传感器采集到的数据进行合并、分析，能够自动修正数据误差、提高检测精度的一种技术。其信息融合流程为：首先将前端传感器采集到的模拟信号（如振动、温度等）加以转换，得到对应的数字信号。再对数字信号做降噪、放大等预处理，最后将处理完毕的数据传输至计算机完成信息融合与特征提取，得到最终的局部放电故障检测结果。

3.3超声波AE法

运行中的电气设备内部产生局部放电，会产生冲击性振动、声波，形成20～100kHz频率超声波信号传播。超声波AE法通过在带电运行设备腔体外壁上安装接触式超声波传感器，或通过敞开式压敏传感器测量局部放电信号，能有效避开检测现场常见的音频干扰，运用超声波传感器检测、采集放电产生的异常超声信号，通过类型识别、放电定位，可实现对局部放电的有效检测，尽早发现和及时进行处理存在的绝缘缺陷，将故障隐患消除于萌芽状态。

3.4多传感器信息融合检测系统局部放电故障类型识别

通过上文分析可知，基于多传感器的1000kV气体绝缘组合电器局部放电检测中，运用D-S证据理论决策级融合方法，相比于常规的超声波、超高频等方法，检测结果的可信度更高。从气体绝缘组合电器的运行管理角度来看，除了要做到局部放电故障的在线监测外，还应对故障类型进行准确识别，从而为设备维修人员制定应急预案、确定维修策略提供必要的依据。基于DS证据理论的决策级识别，能够对局部放电故障的常见类型（如绝缘放电、电晕放电等）进行准确识别。

结束语

GIS设备电动搬运装置的主要构件采用7075航空铝合金、MC耐磨尼龙等新型材料制造，结构轻巧、坚固耐用；本装置综合了动力电池驱动、液压同步顶升、姿态反馈控制、遥控操作等先进技术，作业方便、快捷。GIS设备电动搬运装置具有夹持装卸、液压升降、电动行走等功能，满足GIS设备室内搬运全过程的作业需求，本装置已在多个变电站建设工程中使用，实践证明应用后能显著减轻GIS设备室内搬运的劳动强度、提升作业效率，具有良好的工程应用价值。

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