探討運(yùn)行中的GIS設(shè)備局部放電測(cè)試

曾瀾鈺

摘要：GIS設(shè)備局部放電是其絕緣劣化的征兆以及表現(xiàn)方式，為了能夠?qū)IS設(shè)備的絕緣劣化狀況進(jìn)行一定的診斷，就必須開展局部放電測(cè)試。文章在局部放電檢測(cè)原理介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)正常運(yùn)行下GIS設(shè)備局部放電測(cè)試進(jìn)行一定的探討。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備；局部放電；測(cè)試；特高頻法

中圖分類號(hào)：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）07-

1 引言

1.1 GIS設(shè)備局部放電測(cè)試技術(shù)研究的重要性

GIS設(shè)備以其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝工作量小、占地面積小以及檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，擁有大量的現(xiàn)有用戶和潛在用戶。但是GIS設(shè)備在投入使用之后，如果沒(méi)有采用有效的手段進(jìn)行維護(hù)，一旦出現(xiàn)事故，其危害后果非常嚴(yán)重，并且維修時(shí)間長(zhǎng)、維修過(guò)程復(fù)雜，因此一定要對(duì)其進(jìn)行有效的維護(hù)。其中GIS設(shè)備局部放電是其絕緣劣化的征兆以及表現(xiàn)方式，如果想要對(duì)其絕緣劣化進(jìn)行控制，就必須進(jìn)行局部放電測(cè)試。

1.2 GIS設(shè)備局部放電測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀

GIS設(shè)備局部放電設(shè)備測(cè)試的方法主要有超高頻法、振動(dòng)法以及聲測(cè)法。其中超高頻法在GIS中的應(yīng)用比較廣泛，但是一般要求要在其內(nèi)部安裝一個(gè)耦合器，并且必須要是在其出廠的時(shí)候進(jìn)行安裝，因此被用于重要變電站GIS設(shè)備安裝中，主要被用于進(jìn)行連續(xù)固定在線檢測(cè)；還有振動(dòng)法和聲測(cè)法，這兩種方法的原理比較相似，兩者都屬于是超聲波法，并且都很適合進(jìn)行帶點(diǎn)巡檢以及短期在線監(jiān)測(cè)，其中聲測(cè)法對(duì)于異常突起、自由微粒以及絕緣子上的顆粒等都具有很高的反應(yīng)靈敏度。

2 GIS局部放電的原因分析

2.1 GIS設(shè)備局部放電的產(chǎn)生原因

其中GIS設(shè)備的局部放電，可以看成是絕緣系統(tǒng)在電場(chǎng)的作用下，部分區(qū)域出現(xiàn)了放電情況，但是并沒(méi)有貫穿施加在電壓的導(dǎo)體之間，這就是局部放電。這一現(xiàn)象主要發(fā)生在流注的起始階段，不管是哪種電壓種類都是一樣的，并且都要比最小先導(dǎo)起始電壓和擊穿電壓小。這一現(xiàn)象有可能是在導(dǎo)體上發(fā)生，也有可能是在絕緣體表面或者內(nèi)部發(fā)生。

GIS設(shè)備發(fā)生絕緣早期故障的形式主要就是局部放電，引起局部放電的原因包括：

2.1.1 載流導(dǎo)體表面存在一定的缺陷。導(dǎo)體表面存在一些毛刺、尖角等都會(huì)導(dǎo)致表面電場(chǎng)出現(xiàn)強(qiáng)度不均勻情況，并且這些因素通常都是在制造或者安裝的時(shí)候出現(xiàn)的。如果是在穩(wěn)定的工頻電壓下，通常是不會(huì)出現(xiàn)擊穿的，但是如果是在沖擊電壓或者操作的時(shí)候，擊穿就非常容易發(fā)生。

2.1.2 絕緣子表面存在一定的缺陷。這種缺陷的引起主要是因?yàn)橹圃熨|(zhì)量不良，導(dǎo)致絕緣子中存在氣泡或者裂紋引起的或者是在安裝的時(shí)候留下了一些塵埃、污跡等引起的。

2.1.3 在進(jìn)行GIS設(shè)備制造或者安裝的時(shí)候，留下了一些自由導(dǎo)電微粒。

2.1.4 導(dǎo)電部分存在一些接觸不良。

2.2 GIS設(shè)備局部放電的危害

GIS局部放電會(huì)產(chǎn)生一系列縱波、橫波以及表面波。其中在氣體中只對(duì)縱波進(jìn)行傳播，在固體中可以對(duì)縱波和橫波進(jìn)行傳播。GIS出現(xiàn)故障的通常是絕緣性故障，其中這些故障出現(xiàn)的重要先兆和表現(xiàn)形式就是GIS出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。在一定情況下，設(shè)備中的局部放電現(xiàn)象幾乎能夠存在很長(zhǎng)時(shí)間，并且每進(jìn)行一次放電，就會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生一定的破壞，這種破壞長(zhǎng)期積累下來(lái)，其破壞量也在逐漸的累計(jì)，在其足夠大的時(shí)候，就會(huì)對(duì)絕緣介質(zhì)進(jìn)行擊穿，從而造成短路，徹底損壞設(shè)備。

3 GIS設(shè)備局部放電的測(cè)試原理

GIS設(shè)備一旦出現(xiàn)局部放電情況，就會(huì)伴隨著電脈沖、光、熱、超聲波以及化學(xué)變化等物理現(xiàn)象而出現(xiàn)。并且只要GIS設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致高頻電氣擾動(dòng)的產(chǎn)生，并且還會(huì)把所有和其相連的電氣回路進(jìn)行傳播，放電信號(hào)只要通過(guò)對(duì)連接到設(shè)備端子上的超高頻測(cè)試測(cè)試裝置即可接到。另外在其局部放電發(fā)生過(guò)程中，還會(huì)伴隨著爆裂狀聲發(fā)射，從而出現(xiàn)超聲波，并且迅速地向四周介質(zhì)進(jìn)行傳播，然后通過(guò)GIS外殼上所安裝的超聲波傳感器，把這些超聲波轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，從而測(cè)試GIS內(nèi)部局部放電水平。

4 超高頻法（UHF法）在GIS局部放電測(cè)試中的應(yīng)用

目前GIS局部放電測(cè)試最常用的方法就是超高頻法（UHF法），這一技術(shù)是在UHF（0.3～3HHz）頻段內(nèi)，選擇出一個(gè)合適的頻段，來(lái)對(duì)局部放電的電磁波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。其中GIS設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的干擾源主要集中在300MHz以下頻段，而在300MHz以上的頻段衰減很快，并且很容易被屏蔽。選擇超高頻段的電磁信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)，可以避開常規(guī)電氣測(cè)試方法中難以識(shí)別的電力系統(tǒng)干擾，顯著提高局部放電檢測(cè)的信噪比。UHF法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、運(yùn)用方便，由于所測(cè)信號(hào)的時(shí)差在ns級(jí)，不僅需要測(cè)量設(shè)備具有很高的采樣率和頻寬，還要求被測(cè)信號(hào)的起始脈沖清晰，以讀取信號(hào)的起始時(shí)間。由于GIS中盆式絕緣子通常是環(huán)氧樹脂材料，對(duì)電磁波信號(hào)的衰減較小，因此，UHF定位法得到了廣泛

應(yīng)用。

5 正常運(yùn)行下GIS設(shè)備局部放電測(cè)試

在近些年來(lái)，正常運(yùn)行下進(jìn)行GIS設(shè)備局部放電測(cè)試越來(lái)越受到重視，但是在進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候有可能會(huì)受到一定的條件限制，因此大部分都是在GIS設(shè)備投入使用之后出現(xiàn)異?；蛘呤窃诙ㄆ谶M(jìn)行維修的時(shí)候，才會(huì)進(jìn)行檢測(cè)。但是如果是在這種情況下進(jìn)行檢測(cè)，其檢修困難度就會(huì)有所增加升，檢修成本也會(huì)提高，并且工作量大、停電時(shí)間長(zhǎng)，因此最好是在正常運(yùn)行下進(jìn)行GIS設(shè)備局部放電測(cè)試。其中SF6絕緣電氣設(shè)備存在的缺陷具有一定的多樣性，并且在不同現(xiàn)象所得到的測(cè)量結(jié)果也不相同，因此在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時(shí)候一定要根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。其中需要進(jìn)行測(cè)量的數(shù)據(jù)包括：采集信號(hào)的有效值以及峰值的大小、工頻的頻率相關(guān)性、有效值和峰值之間的比較關(guān)系以及2倍工頻的頻率相關(guān)性等。對(duì)所測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行參考并進(jìn)行分析判斷。其中模擬實(shí)驗(yàn)的模擬對(duì)象是中心導(dǎo)體尖角毛刺、自由顆粒以及盆形絕緣子尖角毛刺這3種比較常見的故障。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超聲法和超高頻法很適合正在運(yùn)行下的GIS設(shè)備放電測(cè)試。但這兩種方法在對(duì)傳感器加裝以及信號(hào)分析上卻有很大的區(qū)別，通常超高頻法測(cè)量只能夠是利用絕緣盆子以及罐體開窗加裝耦合器進(jìn)行，但是超聲法的測(cè)量則可以直接在罐體表面進(jìn)行。這兩種方法到底哪一種更具有優(yōu)勢(shì)一直是業(yè)內(nèi)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，但是在經(jīng)過(guò)多年來(lái)各種檢驗(yàn)手段的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)這兩種方法在對(duì)GIS內(nèi)部的某種缺陷進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，只是其靈敏度不同罷了，并不能徹底地分出誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣。因此在對(duì)兩種方法進(jìn)行使用的時(shí)候，需要根據(jù)當(dāng)時(shí)外部干擾不同以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判別差異來(lái)決定選用哪種。GIS設(shè)備內(nèi)部故障的有效診斷，可以采用工頻交流耐壓以及局部放電測(cè)試相結(jié)合的方式。

6 結(jié)語(yǔ)

在正常運(yùn)行電壓下，對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行局部放電測(cè)試，其所測(cè)結(jié)果就是對(duì)其絕緣情況進(jìn)行判斷的一個(gè)重要依據(jù)。GIS設(shè)備的內(nèi)部故障診斷，則可以通過(guò)采用工頻交流耐壓以及局部放電測(cè)試相結(jié)合的方法進(jìn)行，其有效性可以得到大大的提升。另外在GIS設(shè)備已經(jīng)進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的前提下，可以對(duì)專家診斷系統(tǒng)進(jìn)行一定的編制，這樣可以有效地對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部故障情況進(jìn)行診斷。

參考文獻(xiàn)

[1]王萬(wàn)寶，李永寧，周迎新，楊琦新，等.GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].電氣技術(shù)，2012，2（1）：49-52.

[2]韓桂芹.GIS局部放電測(cè)試在交接試驗(yàn)中的嘗試[J].科園月刊，2008，3（2）：115-116.

[3]李成榕，王浩，鄭書生.GIS局部放電的超聲波檢測(cè)頻帶試驗(yàn)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2007，1（1）：41-45.

[4]高自偉，張大為，劉義，關(guān)永明，王春剛.正常運(yùn)行電壓下GIS局部放電測(cè)試[J].黑龍江電力，2009，31（3）：205-207.

[5]高自偉，鄭哲鈺，周威勇.基于聲測(cè)法的GIS局部放電及故障分析[J].東北電力技術(shù)，2010，7（1）：1-3.

[6]王宇坤.GIS設(shè)備串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用[J].華東電力，2008，36（3）：107-108.

（責(zé)任編輯：劉 晶）