GIS设备局部放电检测技术的应用研究

GIS设备局部放电检测技术的应用研究

刘俊,李丹丹,黄天添

平高集团有限公司 河南省平顶山市 467001

摘要：随着我国社会的不断发展，人民的生活品质有了很大的改善，在日常生活用电方面提出了更高的要求，所以电力企业需要保证GIS设备的正常运行，为GIS设备局部放电故障问题，建立多维度的诊断方法，从而提高GIS设备可视化的检测效果，维持电力系统的正常运行。GIS已广泛应用于各个电压等级的变电站，将断路器、开关、互感器等高压电器元件封闭在充满SF6的金属筒体内，虽能大量减少维护检修工作，但也大大增加了设备缺陷的隐蔽性，特别是GIS内部产生局部放电故障时，传统的电气试验方法只能在局部放电恶化到一定程度引起绝缘强度下降时才能发现问题。随着带电检测技术特别是局部放电检测技术的不断发展，特高频和超声波检测技术被普遍运用于变电站GIS的巡检中，并结合时差法和声电联合法实现局部放电发生位置的精确定位。

关键词：GIS设备；局部放电；检测技术；应用

前言

目前，由于我国社会的不断发展，人民的生活品质也有了极大程度的改善。在人们的日常生活中，对于电力的需求越来越多，所以电力企业为了能够顺应时代的发展要求，为人们的日常生产生活提供便利，对电力系统的运行过程进行了相应的优化和完善，其中，最主要的是使用到了GIS设备（Gas Insulated Switchgear）。该设备是全密封的组合式开关设备，其中主要以SF6气体为绝缘介质进行密封，与以往的敞开式设备相比能够起到良好的绝缘作用，不过，也由于GIS设备本身组成较复杂，导致一旦出现故障问题，工作人员无法及时检测出来，维修难度较高。为了能够避免由GIS设备出现故障问题影响整体的电力系统的运行质量，需要通过先进的科学诊断技术对GIS设备运行过程中容易产生的故障问题进行检测，并根据发生故障的原因从源头上进行消除。

1GIS局部放电的检测方法

1.1传统检测方法

1）以往在GIS设备局部放电检测过程中，通常会利用光学方法监控GIS设备运行情况。不过，由于GIS设备是以SF6气体为绝缘介质进行全密封的组合式开关设备，SF6气体容易对光学技术的监测结果产生影响，无法确保监测的全覆盖性，会忽略某些部位的故障问题。2）传统检测方法中还包括利用化学方法对GIS设备中所应用到的气体组成进行分析，进而检测GIS的局部放电情况，不过由于GIS设备本身含有一些干燥剂、吸附剂等成分，会对化学方法的分析结果造成一定的影响，无法灵敏地探测到完整的放电状况。3）对于GIS设备中故障问题的检测方法，还可以通过一些机械仪器，采用振动感应的方式，对设备的放电情况进行检测，该仪器灵敏度较高，并且振动参数较为准确。

1.2特高频检测法

为了实现GIS设备局部放电故障问题全覆盖的检测效果，就需要利用特高频检测方法。该方法主要是通过检测放电过程中所产生的高频率电磁波，从而对设备运行状况进行检查。特高频检测常用的有外置式高频传感器和内置式高频传感器，对设备内部的电磁波信号进行检测。该方法的优点是受外部信号的干扰较小。应用特高频检测法在某一变电站220kVGIS设备的检测过程中，如果产生了局部放电故障问题，那么所检测到的结果除了相位较稳定以外，放电频率较低，幅值较分散，为了能够提高特高频检测法的准确性，需要相关专业的检验人员对整体的放电状况进行检测，确保其他部位的放电状况处于稳定状态，从而总结最终的故障情况并进行解决。检测人员在检测过程中会利用到相应的局部放电检测仪器，并且还需要对仪器进行调试，确保高频传感器在检测过程中发挥最大化的作用，并对放电频率进行准确记录，为最终的检验结果提供理论支持。另外，还可以通过定位装置，避免空气干扰影响，对设备内部的放电状况进行检测。

1.3脉冲电流法

对于局部放电问题，还可以通过电压的变化进行准确的检测，其中运用到的最广泛的电压检测方法就是脉冲电流法，该方法主要是通过输入端将被测试样品的脉冲电流信号转变为脉冲电压信号，再将信号进行扩大处理，过滤掉无关的脉冲信号，对所需要检测的脉冲电压信号进行收集和处理，从而对整体的GIS设备局部放电问题进行有效检测。该方法能够针对性地对被检测的样品进行信息收集，作出定量的分析结果。不过，该方法也存在缺陷，无法较稳定地对全过程的局部放电情况进行检查。并且还会受到噪声的影响，导致检测结果的准确性无法保证。

1.4超声波检测法

在科学技术的进步过程中，人们对于超声波检测方法比较信赖，但该方法的操作难度较高，需要专业的技术人员进行操作，才能够有效达到良好的检测效果，不过，利用超声波检测方法对GIS设备进行局部放电故障问题的检测效果与其他检测方法相比更加准确。国外某公司对于超声波检测方法进行了深入的研究，制作了一台绝缘分析仪器，能够达到良好的故障判断效果。

2实践应用

2.1时差法定位应用

某220kV变电站采用双母双分段接线方式，在该站进行局部放电巡检时，发现在220kV副母C相近2号母联间隔附近内置传感器存在异常特高频信号。为了确定异常放电点的来源，采用特高频时差法进行初步定位。将1号特高频检测通道连接在副母C相(近2号母联间隔)的内置传感器上，2号特高频检测通道连接在副母C相(近2840间隔)内置传感器上。特高频通道2的信号超前于通道1，可以判断放电点更靠近2840间隔。类似地，对多个位置内置传感器的特高频信号进行分析，2840间隔副母C相内置传感器上测得特高频信号均超前于其他邻近的内置传感器，因此该特高频信号应源于2840间隔C相。为了进一步确定放电源在2840间隔的位置，对2840间隔的局放源再次进行时差法定位。将3号特高频检测通道连接在副母C相(近2840间隔)内置传感器上，4号特高频检测器通道连接在2840间隔线路侧的内置传感器上。

2．2声电联合定位应用

为了更精准地定位放电源的位置，采用声电联合法进行测试，通道3和通道4特高频检测通道保持不变，将超声传感器用耦合剂粘贴在2840间隔C相断路器的外壁上进行检测，通过不断移动超声传感器的位置，找到了与特高频信号时差最小的点。两个通道的特高频信号几乎同时出现，大约50～100¨s后出现超声信号，特高频信号与超声信号存在相关性，为同一局放信号所产生。因此，可确定放电源位置。

2.3解体检查

经局放检测定位到放电源后，对2840间隔C相断路器进行现场停电解体维护，发现在该断路器内部的绝缘支撑杆表面附着一些细小的金属颗粒，同时在腔体底部发现大量的金属颗粒。从解体的情况来看，通过上述方法测定到的放电源位置与实际情况一致。

结束语

GIS局部放电检测技术能及时有效地发现、定位设备的绝缘缺陷，做到早发现、早诊断、早处理，降低跳闸事故的发生，保障电网的安全稳定运行。局部放电检测过程中，往往会遇到复杂的现场环境，需要检测人员不断积累经验，灵活的使用各种检测方法，取长补短，相互印证，不断提高检测的效率，确保设备安全稳定运行。

参考文献：

［1］李德，郭海.GIS设备局部放电故障多维度诊断方法研究［J］.科技创新与应用，2019，17（11）：136-137.

［2］王磊.GIS设备超声波局部放电带电测试方法及故障研究［J］.电声技术，2018，42（9）：30-32.