带电检测技术在 GIS缺陷检测中的应用

带电检测技术在 GIS缺陷检测中的应用

王艺娟

国网漳州供电公司 福建漳州 363000

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。随着电网往高电压、大容量、集约化等方向发展，同时对供电可靠性和安全稳定运行要求的提升，GIS组合电器类设备正越来越被各级电网特别是特高压电网使用。如今我国不同电压等级的输变电工程中广泛应用到了GIS设备，在应用过程中要求较高的安装控制工艺水平，由于设备结构安装比较紧凑，很难发现一些缺陷与隐患问题，加剧了GIS设备在电网运行中的风险。本文就带电检测技术在GIS缺陷检测中的应用展开探讨。

关键词：GIS；状态检测技术；带电检测

引言

GIS运行可靠性较高，但在其生产、安装及运行过程中，其内部不可避免地存在绝缘隐患，并对设备的安全运行造成威胁，为了减少设备停电检修和测试的时间，因此进行GIS现场带电检测试验是很有必要的。

1常用局部放电带电检测技术简述

1.1特高频局部放电带电检测

当GIS设备内部存在局部放电时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发出频率高达300～3000MHz的特高频电磁波信号。GIS的同轴结构相当于一个良好的波导，特高频电磁波信号在其内部传播时衰减很小，在经过盆式绝缘子等非金属连接部位时，特高频电磁波信号会向外传播。特高频局部放电带电检测就是根据局部放电所激发的电磁波的这些特性，利用内置或外置的特高频传感器来接收电磁波信号并对其进行分析，从而判断缺陷类型和进行缺陷定位。

1.2红外成像检测

GIS设备发热的主要原因有电阻损耗增大故障和介质损耗增大故障两种。铜损增大主要由连接部件接触不良引起，而介损增大主要由绝缘裂化、绝缘表面污秽等引起。红外成像检测技术适用于发现上述GIS设备的外绝缘缺陷，目前红外成像检测技术得到了广泛的应用。

1.4缺陷定位技术

缺陷定位技术主要包括幅值定位和时延定位。幅值定位主要是利用特高频及超声波信号的衰减作用，距离放电源越近的传感器检测到的信号越强，但由于特高频信号在GIS腔体中衰减较小，因此采用特高频幅值定位时定位精度较差，往往只能将缺陷定位到某一个间隔或气室。时延定位技术是根据所测信号的时间差与被测信号的传播速度的乘积来计算放电源到传感器的距离，时延定位又可分为电电联合定位、声声联合定位以及声电联合定位技术，当能同时检测到特高频及超声波信号时，可采用声电联合定位法进行放电源定位。将超声波传感器放置于距离放电源较近且与放电源同气室的GIS外壳上，特高频传感器置于放电源气室的盆式绝缘子上，同时采集局放源的超声波信号及特高频电磁波信号。由于特高频电磁波信号在SF6气体中的传播速度较快，接近光速(约为0.3m/ns)，超声波在SF6气体中的传播速度相对于电磁波较慢(约等于140m/s)，因此可以将特高频检测到信号的时刻作为信号的起始时刻，则超声波信号起始沿与特高频信号的时间差Δt可认为超声波信号从放电源传播到超声波传感器的时间，该时间差与超声波信号在SF₆气体中传播速度的乘积即为放电源到超声波传感器的距离，计算公式如式(1)所示。

（1）

式中v为超声波在SF₆气体中的传播速度。

1.3超声波检测技术 　　GIS设备在出现局部放电情况后，内部的分子之间会出现非常激烈的碰撞，从而形成一种压力，这种压力的存在会产生冲击，由于冲击而产生声波或者振动，并以球面的方式朝外传播，频率介于20-100kHz的声波属于超声波。在SF6气体中，超声波以纵波的方式传播，表现出的衰减较为明顯，但是在金属壳体、绝缘子及带电导体中传播时，不仅有横波还有纵波，在固体中传播时，横波出现的衰减相对偏少。因为超声波的波长相对较短，且表现出明显的方向性，所以其带来的能量相对集中。选择超声波检测技术对GIS设备局部放电情况进行带电检测，就是将压敏传感器放置在GIS设备上，接受设备上的超声波信号，通过超声波信号对GIS设备内部的结构进行判断，精准掌握GIS设备内存在的异常振动缺陷或者局部放电问题，在检测到之后能够对这些问题实现精准定位。超声波传感器在使用时，可分为非接触式传感器与接触式传感器两类。在对GIS设备进行带电检测时，使用的接触式传感器相对较多，但是现场检测时，可选择使用非接触式传感器对外部干扰进行识别与定位。按照结构形式，可将超声波传感器分为差分式与单端式，前者能够较好一直共模干扰，检测灵敏度较高，后者结构相对简单，带负载能力也相对较强。因为超声波检测技术在对GIS设备局部放电情况进行检测时，使用较为方便，且抗现场电磁干扰能力较强，因此，当前使用超声波检测技术的情况较多。但是从超声波检测技术的使用情况来看，在具体操作时受到机械振动、附近施工等因素的影响，会给检测结果带来影响，因此在使用该技术时，应注意排除上述因素带来的影响。

1.5SF6气体成分分析技术 　　GIS设备中绝大部分都是SF6气体，同时，GIS设备中绝缘材料在局部放电的影响下，会和少量水分反应产生较多的分解物。相关研究发现，当GIS设备内部存在放电或过热缺陷时，放电及过热产生的能量会导致SF6气体发生分解，产生SO₂，H₂S，CO等分解产物，不同的缺陷类型其分解产物有一定差别，通过采用SF6气体分解产物分析设备对SF6气体进行检测，来诊断GIS设备内部放电或过热缺陷。

2提升GIS局部放电带电检测技术现场应用效果的要点 　　一方面，持续加大对GIS局部放电带电检测技术人员的培训工作。应当加大对具体操作人员的培训力度，在具体培训的过程中，应当注重理论和实践两个方面的培训。在理论培训的过程中，需重点避免传统的灌输式培训存在的弊端。同时，对于理论培训内容的选择也非常关键，注重将当前最新的GIS局部放电带电检测技术理论，使用系统化的方法讲授给一线工作人员，确保技术人员的理论水平能够得到及时有效的更新。同时，还应当注重实践培训所占的比重，在实践培训中，注重让技术人员到具体工作做的较好的一线现场进行参观考察，锻炼工作水平，为GIS局部放电带电检测技术水平的提升打下坚实的人才基础。另一方面，全面加强GIS局部放电带电检测技术实施的落实，为了更好发挥出各项检测技术的效果，在具体实施的各个环节需形成良性的监督管理机制，在各个检测实施过程中，应有具体的监督人员在现场进行现场监督，确保各项检验技术能够落到实处。

结语

1. 采用带电检测技术能够有效的发现GIS设备存在潜伏性缺陷，有效指导检修决策及方案制定，提前检修处理，避免设备故障的发生。（2）采用缺陷定位技术能够准确的确定缺陷的部位，但在进行缺陷定位时应将定位结果与设备内部结构相结合，进行综合分析。（3）加强GIS设备工艺控制，严格把控设备入网质量，从源头上杜绝设备事故的发生。

参考文献

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