110kV組合電器帶電檢測數(shù)據(jù)異常分析及處理

國網(wǎng)保定供電公司 劉勝軍 田江波 甄旭峰 王立兵

1.前言

封閉式組合電器(Gas-Insulater Switchgear)簡稱GIS，其電場結(jié)構(gòu)是用同軸圓柱體間隙，故為稍不均勻電場。而常規(guī)變電站則是棒-板組成的不均勻電場。所以，GIS設(shè)備具有優(yōu)良的技術(shù)性能和占地面積少的特點。目前GIS設(shè)備已得到廣泛應(yīng)用。

超高頻局放檢測技術(shù)是目前對GIS設(shè)備普遍采用的狀態(tài)檢測技術(shù)，該技術(shù)主要由超高頻傳感器、高速數(shù)據(jù)采集單元、分析診斷軟件三部分組成。超高頻傳感器負責(zé)收集由局部放電脈沖激發(fā)并能透過絕緣介質(zhì)向外傳播的超高頻電磁波信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成可以通過高速數(shù)據(jù)采集單元進行采集的電信號；高速數(shù)據(jù)采集單元負責(zé)將傳感器收集并轉(zhuǎn)換后的電信號變成數(shù)字信號存儲到計算機中；分析診斷軟件利用自帶的且能夠不斷擴充的圖譜庫對存儲的數(shù)字信號進行分析診斷，評價局放類型和嚴重程度。

超聲局放檢測技術(shù)主要適用于空氣中的放電檢測。聲的干擾主要是機械振動和電磁振動，其頻率一般小于10kHz，而空氣中的放電頻率非常豐富，一般高于10kHz，而超聲波檢測主要采用20kHz以上頻帶，可不受外部噪聲的干擾。GIS設(shè)備的超聲局放檢測位置在外殼的接縫處，由于探頭完全置于設(shè)備體外，放電信號通過絕緣介質(zhì)衰減很嚴重，靈敏度較差，定量分析比較困難，但對局放初測及比較嚴重的空氣中的放電比較有效。

2.缺陷及檢查情況

2.1 缺陷情況

2011年10月19日，在對某220kV變電站GIS進行超高頻局放測試時，發(fā)現(xiàn)該變電站110kV GIS 2號母線101母聯(lián)間隔及鄰近間隔均存在異常信號，且101母聯(lián)間隔信號最強。且所測信號圖譜基本一致，并具有以下特征：(1)信號連續(xù)出現(xiàn)；(2)從101母聯(lián)間隔往兩側(cè)及間隔上部測試，信號明顯衰減變??；(3)單個異常信號的圖譜符合典型放電信號的三角波，如圖1所示；(4)信號周期性圖譜為20ms、50Hz，具有工頻相關(guān)性。

圖1 單個異常信號的圖譜

該GIS為某生產(chǎn)廠家2007年06月出廠的ZF10-126型產(chǎn)品，2007年11月18日投入運行。上次停電例行試驗日期為2009年03月27日，試驗數(shù)據(jù)未見異常。

2.2 帶電檢測檢查情況

為確認GIS內(nèi)部是否存在放電故障，運用超聲局放、超高頻局放、特高頻局放及SF6分解物帶電檢測手段對該GIS 110kV 2號母線101母聯(lián)間隔母線氣室進行測試，結(jié)果如下所述。

通過超聲局放測試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)C相附近發(fā)現(xiàn)異常超聲信號，信號最大峰值為15mV，100Hz相關(guān)性較強（強于50Hz）；超聲信號最大值高于背景15倍以上，信號衰減性突出，2米以上或相鄰氣室無任何異常信號。據(jù)此可判斷該位置內(nèi)部存在局部放電情況，具體位置如圖2所示。

圖2 異常信號所在位置

通過超高頻局放測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)存在明顯放電信號，幅值最大2.27mV，折算成放電信號約為2308pC，放電明顯分布在1、3象限，3象限數(shù)據(jù)明顯較大。測試結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 放電測試圖譜

圖4 放電相位特征圖譜

特高頻局放測試結(jié)果：測試信號幅值最大為0.55mV，50Hz相關(guān)性為68.2%，100Hz相關(guān)性為3.1%，放電集中在第三象限，第一象限有少量信號。測試結(jié)果如圖5所示。

圖5 特高頻局放測試圖譜

綜合考慮超聲局放、超高頻局放和特高頻測試結(jié)果，101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)存在局部放電情況，判斷缺陷類型為支柱絕緣子上有異物或內(nèi)部存在裂紋引起的局部場強過大，導(dǎo)致間歇性放電。

SF6分解物測試結(jié)果：未檢測出放電產(chǎn)生的特征氣體?？赡苡捎诒粶y氣室出氣口距離放電位置較遠，同時放電母線氣室近10米長，氣室容量大，假如有特征氣體，也可能存在測試反應(yīng)不夠靈敏等情況[1-3]。測試結(jié)果如表1所示。

表1 SF6分解物測試數(shù)據(jù)

2.3 解體檢查情況

2012年04月15日，對該GIS 110kV 2號母線101母聯(lián)間隔2號母線氣室進行解體檢查，未發(fā)現(xiàn)支柱絕緣子表面有異物或裂紋，氣室內(nèi)未發(fā)現(xiàn)連接部件接觸不良或異物。為徹底消除隱患，將110kV 2號母線101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)15只支柱絕緣子全部進行了更換。

2.4 返廠檢查情況

為進一步檢查該GIS 110kV 2號母線101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)15只支柱絕緣子是否存在缺陷，將更換的15只支柱絕緣子返廠進行了交流耐壓、電氣局放和X光探傷檢測。

15只支柱絕緣子均通過5分鐘230kV交流耐壓試驗。但電氣局放測試過程中，發(fā)現(xiàn)101-2刀閘下部2號母線氣室內(nèi)C相絕緣子89千伏電壓下局放量達到10546pC（生產(chǎn)廠家要求不大于3pC），局放起始電壓49千伏，熄滅電壓16千伏。對該只絕緣子進行X光探傷檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該只支柱絕緣子內(nèi)部有裂紋。該只支柱絕緣子X光探傷檢測結(jié)果如圖6所示。

該GIS 110kV 2號母線101母聯(lián)間隔2號母線氣室內(nèi)更換該15只支柱絕緣子后，設(shè)備投入運行。經(jīng)超聲局放、超高頻局放、特高頻局放及SF6分解物跟蹤監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)異常。

3.預(yù)防性措施

某220kV變電站110kV GIS內(nèi)部缺陷的及時發(fā)現(xiàn)，得力于超聲局放、超高頻局放、特高頻局放等帶電檢測手段，防止了一起可能發(fā)生的GIS絕緣擊穿而引起的故障跳閘事故。

為防止此類故障導(dǎo)致事故的發(fā)生，今后應(yīng)采取以下防范措施：

(1)隨著狀態(tài)檢修工作的深入開展，電網(wǎng)設(shè)備停電試驗周期越來越長，最長停電試驗周期可達六年。為及時掌握電網(wǎng)設(shè)備設(shè)備狀態(tài)，應(yīng)定期開展電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測工作。

(2)126kV及以上GIS用盆式絕緣子、支柱絕緣子生產(chǎn)廠家應(yīng)逐只進行交流耐壓和電氣局放試驗。考慮到GIS內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)為稍不均勻電場，設(shè)計場強遠高于其它常規(guī)設(shè)備，盆式絕緣子、支柱絕緣子的局部缺陷對GIS內(nèi)部絕緣影響較大，故GIS生產(chǎn)廠家應(yīng)逐只進行X光探傷檢測。

(3)為便于開展GIS帶電檢測和在線監(jiān)測，GIS出廠前，生產(chǎn)廠家應(yīng)在GIS罐體內(nèi)預(yù)設(shè)電極。

(4)為準確判斷GIS內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、嚴重程度和具體部位，應(yīng)綜合利用超聲局放、超高頻局放、特高頻局放等帶電檢測手段。

4.結(jié)論

為防止GIS內(nèi)部故障而導(dǎo)致設(shè)備損壞事故，應(yīng)在產(chǎn)品制造和運行管理兩方面采取綜合措施。在GIS制造過程中，生產(chǎn)廠家應(yīng)應(yīng)加強質(zhì)量管理，細化工藝控制卡，做到每個生產(chǎn)細節(jié)都得到嚴格把關(guān)，確保質(zhì)量管理體系有效運轉(zhuǎn)。在運行管理方面，應(yīng)定期開展電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測工作，綜合利用超聲局放、超高頻局放、特高頻局放等帶電檢測手段。

[1]季嚴松,王承玉.SF6氣體分解產(chǎn)物檢測技術(shù)及其在GIS設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用[J].高壓電器,2011,47(2):100-107.

[2]李曉峰,霍鳳鳴,甄利.利用SF6氣體分解物對斷路器運行狀況進行診斷的方法探討[J].高壓電器,2011,47(1):103-105.

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