GIS局部放电带电检测技术与现场应用

GIS局部放电带电检测技术与现场应用

李继琨

（广西电网有限责任公司桂林供电局广西桂林市541002）

摘要：GIS变电站在我国的电力系统中得到广泛应用，由于GIS内部存在绝缘缺陷会引起局部放电现象，长时放电会造成内部绝缘损坏导致设备停运，加强局部放电带电检测技术尤为重要，主要检测局部放电产生的电磁波、声、光等现象，发现GIS设备内部绝缘潜伏性缺陷，对GIS设备稳定运行提供保障。

关键词：GIS局部放电；带电检测技术；现场应用

GIS由于其结构紧凑､占地面积小､可靠性高､配置灵活等优点而广泛应用于电力系统中[1]。局部放电信号能够反映设备内部绝缘状态的信息，对局部放电带电检测的重要性日趋突出，基于此，本文对局部放电带电检测技术与现场应用进行了简要的探讨｡

1、GIS局部放电特征

当GIS设备内部绝缘缺陷产生局部放电现象时，沿着放电的通道会有很陡的脉冲电流产生，并向周围辐射瞬态电磁波，局部放电能够重要反映GIS绝缘缺陷。现场大量的运行数据表明，GIS设备绝缘缺陷的种类主要有地电极故障缺陷、交界面缺陷、接触不良缺陷、气泡缺陷、绝缘子表面非金属污染物缺陷、固定金属颗粒缺陷、自由金属颗粒缺陷、金属突出物缺陷等[2-3]。

2、GIS局部放电带电检测手段

目前，检测方法分为特高频法、超声波法、脉冲电流法、射频检测法、光测法、气相色谱法、红外热像法等方法[4]。近年来特高频（UHF）和超声波法应用最为广泛，主要检测方法如下：

1.1特高频法检测技术

电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz的电磁波，即特高频法检测的信号频段位于在300MHz—3GHz之间的电磁波频段[5]。局部放电检测特高频（UHF）法基本原理是通过UHF传感器对GIS设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。

1.2超声波检测技术

当GIS设备内部产生局部放电信号时，会产生冲击的振动及声音，超声波法通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法的特点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰，但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。如果GIS内部发生放电，其超声信号就能够较强地传输到超声波传感器，检测此超声信号可以非常灵敏地判断设备内部是否发生局部放电。

3、GIS局部放电带电检测现场应用

采用局部放电检测仪对某站GIS设备进行检测。在检测过程中发现某进线A相间隔存在异常特高频信号，如图1所示。

图1特高频图谱

该放电信号在工频周期呈现在第一、三象限，放电脉冲幅值达850mV左右，具有较为典型的悬浮放电绝缘缺陷特征，初步推断该信号为绝缘缺陷类局放信号。采用超声波传感器测量，未发现异常信号。为了找到局部放电信号源，采用局部放电定位仪和示波器相结合进行定位。

3.1放电源定位步骤一

为了排除外界高频信号的干扰，确定局部放电信号为GIS内部绝缘缺陷引起的，将1个特高频传感器放置在地面上，特高频传感器接收到信号幅值为4.9mV，表明外界干扰幅值很小，远小于局部放电信号，确定GIS内部绝缘缺陷引起的局部放电。

3.2放电源定位步骤二

为找到局部放电信号的位置，采用基于特高频时域信号的时延定位法进行精确定位，采用如图2的检测位置布置。3个特高频传感器分别放置在1、2、3号盆式绝缘子法兰处，其中1号和2号之间距离为2.1米，2号和3号之间距离为1米。通过放电信号的先后顺序，判断放电源的位置方向，测试结果如图3所示。

图2现场布置二

图3示波器图谱测试

图3图谱分析可知，2号特高频传感器信号超前3号和1号，其次为3号特高频传感器信号超前1号，其中1号与2号特高频传感器时差7.2ns，2号与3号特高频传感器时差950ps。经计算分析，局放信号位于2号特高频传感器右侧部分，即局部放电源在2号与3号法兰之间位置。

3.3放电源定位步骤三

为了进一步确定局部放电信号的位置，检测位置布置如图4所示。3个特高频传感器分别放置在2、3、4号盆式绝缘子法兰处，其中2号和3号之间距离为1米，2号和4号之间距离为0.6米。精确定位放电源的位置，测试结果如图5所示。

图4现场布置三

图5示波器图谱测试

图5图谱分析可知，2号特高频传感器信号超前3号和4号，其次为4号特高频传感器信号超前3号，其中2号与3号特高频传感器时差950ps，2号与4号特高频传感器时差1.3ns，表明局部放电信号源在2号和4号法兰之间。经计算分析，精确定位局部放电源位于避雷器隔离刀闸位置（即图4黑色部分），故A相避雷器隔离刀闸内部存在绝缘缺陷。

4、总结

在针对GIS局部放电带电检测技术的应用过程中，其整个技术的应用中需要借助不同检测方法进行综合检测数据分析和精确定位局放源，保障检测结果的准确性，有效指导解体检查工作开展，对于GIS设备稳定运行具有重要保障作用。通过本次检测结果及分析表明，局部放电带电检测技术对于GIS内部缺陷能够灵敏反映，且检测效率高，抗干扰能力强，便于对放电源定位，可以作为发现GIS绝缘缺陷的主要手段。采用基于特高频时域信号的时延定位法能够准确地定位缺陷部位，对GIS设备安全稳定运行具有重要的意义。

参考文献

[1]王昌长，李福祺，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M]．北京：清华大学出版社，2006：100-201．

[2]邱毓昌.GIS装置及其绝缘技术[M].北京：水利电力出版社，1994：34-89．

[3]肖登明.电力设备在线监测与故障诊断[M].上海交通大学出版社，2005.11.

[4]王国利，郝艳捧，李彦明．电力变压器局部放电检测技术的现状和发展．电工电能新技术，2001，20（2）.

[5]覃剑，王昌长，邵伟民.特高频在电力设备局部放电在线监测中的应用[J].电网技术，1997，21(6)：33-36.