GIS超高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究及應(yīng)用

馬 健

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

GIS技術(shù)是一種創(chuàng)新、高效的組合電器。近些年，隨著電力系統(tǒng)各項(xiàng)機(jī)制的不斷完善，GIS技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用在變電站GIS設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)中，并且能夠有效檢測(cè)到電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的狀況。此外，它能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到電網(wǎng)設(shè)備中出現(xiàn)的問題，從而有助于排除整個(gè)設(shè)備的安全隱患，進(jìn)而提升設(shè)備的整體運(yùn)行效率。

1 關(guān)于超高頻概念的分析

無線電頻主要是在300～3 000 MHz的頻段，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是100～10 cm。超高頻是一種復(fù)雜的技術(shù)。通常情況下，在超高頻帶寬內(nèi)，來自于地面上的各種不同類型信號(hào)都不會(huì)通過電離層折返地面，而是都被發(fā)送到更遠(yuǎn)的區(qū)域中。另外，宇宙發(fā)送來的信號(hào)，大部分都是穿透電離層直接到達(dá)地面。很多用戶熟悉的“短波”傳播在超高頻中并不能夠真正被了解。大氣中的對(duì)流層在一定程度上會(huì)使超高頻發(fā)生彎曲，使得通信范圍進(jìn)一步向外擴(kuò)散。很多大氣散射、EME傳播都可以被觀察到。然而，這些模式不能夠提供穩(wěn)定的通信。一般情況下，超高頻影響的范圍比較廣，傳送各種信息數(shù)據(jù)的速度也非常快。但是，整體耗能、穿透力卻非常弱，很多作業(yè)區(qū)域的環(huán)境要求較高。近些年，超高頻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了海港的運(yùn)輸中。

2 關(guān)于GIS超高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

GIS是電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中的重要設(shè)備，如果GIS設(shè)備出現(xiàn)故障，一定程度上會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，尤其是大型負(fù)荷GIS終端服務(wù)站。如果因?yàn)槟承┰蛟斐赏ｋ?天的現(xiàn)象，很多重要廠家或者企業(yè)將會(huì)造成870萬元的損失。近些年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷的發(fā)展，GIS設(shè)備整體需求量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。當(dāng)下，GIS生產(chǎn)廠家非常多，不同廠家的制造水平也存在很大差異。另外，產(chǎn)品質(zhì)量也有很大差別。早期投入發(fā)展的GIS顯然已經(jīng)不能滿足新時(shí)代電力系統(tǒng)發(fā)展需要。早期安裝的GIS由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，很多部件都已經(jīng)開始出現(xiàn)老化現(xiàn)象，并且容易出現(xiàn)各種故障。由于受到現(xiàn)場(chǎng)施工條件的影響，新加裝的GIS設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)各種微小故障，這與廣大社會(huì)民眾追求電網(wǎng)穩(wěn)定性的發(fā)展要求相背離。因此，為了保證電網(wǎng)設(shè)備正常、穩(wěn)定運(yùn)行，提升電網(wǎng)狀態(tài)綜合檢修水平，需要相關(guān)電網(wǎng)企業(yè)管理人員投入更多的時(shí)間、精力和資金來發(fā)展在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而能夠?qū)λ蠫IS設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行深入普查，以此得到更加可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)該制定一套完整的綜合檢修方案。通常情況下，超高頻發(fā)是指通過使用局部放電輻射出來的一種UHF電磁波，需對(duì)其進(jìn)行綜合檢測(cè)[1]。這種方法具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)。這種非接觸測(cè)量方式，一定程度上對(duì)整個(gè)二次設(shè)備和人員整體安全性產(chǎn)生了很大影響，適用于在線綜合監(jiān)測(cè)，并且能夠短時(shí)間內(nèi)快速判斷出影響設(shè)備運(yùn)行的原因，進(jìn)而安排相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行解決和處理，以此保證整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備在安全的環(huán)境中運(yùn)行。當(dāng)下，很多電網(wǎng)系統(tǒng)采用的是局放檢測(cè)綜合信息系統(tǒng)。這種運(yùn)行系統(tǒng)使用的盆子式傳感器靈敏度非常低，并且整個(gè)工程安裝數(shù)量非常大，整體運(yùn)行成本也非常高。因此，需要相關(guān)技術(shù)人員以一種與時(shí)俱進(jìn)的心態(tài)來創(chuàng)造更多創(chuàng)新、高效的傳感器，不管是在靈敏度上還是在屏蔽性能方面，都能夠獲得較大提升。傳感器信息技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 傳感器相關(guān)信息技術(shù)參數(shù)

以往電網(wǎng)中的同軸電纜在布局時(shí)會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綜合布線，整個(gè)工程需要大量的工作人員。在工程操作過程中常常會(huì)出現(xiàn)查找工作頻繁、投入資金成本高、整體穩(wěn)定性低的現(xiàn)象，在某種程度上還會(huì)嚴(yán)重影響GIS設(shè)備整體的美觀性。

3 關(guān)于GIS超高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

GIS具備放電在線監(jiān)測(cè)，是一種創(chuàng)新型、綜合性的檢測(cè)系統(tǒng)[2]。近些年，隨著電網(wǎng)各項(xiàng)機(jī)制的不斷深化改革，這種技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)。例如，國(guó)外某公司局部飯店在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)某地區(qū)220 kV某變電站放電情況進(jìn)行綜合、全面監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備中盆式絕緣子上面安裝有8個(gè)不同類型的UHF高性能傳感器、4臺(tái)光電轉(zhuǎn)換單元和1個(gè)綜合光纖配線箱。局部放電過程中產(chǎn)生的超高頻信號(hào)，能夠通過絕緣盆子中的窗口進(jìn)行全面測(cè)量[3]。通常情況下，相關(guān)工作管理人員會(huì)選擇在控制室中安裝一整套PDM UHF局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備、1個(gè)PC機(jī)柜和1個(gè)遠(yuǎn)程診斷綜合通信柜。一般情況下，PDM在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)站端運(yùn)行的大多數(shù)軟件為一種小型smart SUB，遠(yuǎn)端監(jiān)控查看軟件一般為smart HQ。這些都是某企業(yè)開發(fā)用來配合后臺(tái)操作系統(tǒng)使用的綜合分析軟件。在2015年初，亞運(yùn)會(huì)供電設(shè)備在進(jìn)行帶電檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，在110 kV 6號(hào)高性能變壓器中，GIS避雷器氣室存在很大響聲。相關(guān)工作人員通過對(duì)該設(shè)備進(jìn)行超高頻局部放電操作后發(fā)現(xiàn)，變壓器中的GIS避雷器氣室存在非常嚴(yán)重的絕緣缺陷[4]。通過對(duì)這6個(gè)盆式絕緣子進(jìn)行綜合檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，距離避雷器氣室中絕緣子信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，空氣中的信號(hào)會(huì)越來越弱。通過對(duì)其進(jìn)行綜合判斷發(fā)現(xiàn)，信號(hào)來源于避雷器氣室的內(nèi)部。最后，在廠家調(diào)派過來的專業(yè)技術(shù)人員的正確指導(dǎo)下，依照相關(guān)操作流程打開避雷器氣室中的盆式絕緣子后發(fā)現(xiàn)，避雷器中的高壓導(dǎo)電桿會(huì)跟隨整個(gè)盆式絕緣子一同升起，其他絕緣子都處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。GIS超高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)是一種創(chuàng)新型系統(tǒng)[5]，出現(xiàn)這種問題的主要原因是避雷器高壓導(dǎo)電桿中的連接螺栓被燒毀，因此不能起到良好的固定作用。在這種狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)了很多SF6綜合分解物，說明內(nèi)部擁有非常強(qiáng)大的能量使得SF6氣體出現(xiàn)分解。假設(shè)這種缺陷不能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，那么會(huì)一直出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象[6]，SF6氣體的分解產(chǎn)物也會(huì)不斷增加。

4 結(jié) 論

GIS是一種創(chuàng)新型、高效用的組合電器。這種組合電器在超高壓變電站中使用廣泛，一定程度上承載著城市電網(wǎng)負(fù)荷運(yùn)行的重任。近些年，隨著電力系統(tǒng)的持續(xù)不斷發(fā)展，在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行過程中投入的GIS設(shè)備規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，且對(duì)GIS設(shè)備日常維護(hù)提出了越來越高的要求。另外，特高頻局放檢測(cè)可以通過GIS正常運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)部各種放電對(duì)其進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而為整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供更加穩(wěn)定的綜合檢測(cè)技術(shù)手段。