GIS局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)分析與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

王英

摘要：文章詳細(xì)分析了GIS局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)的幾種類型，闡述了該技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程，希望通過(guò)本文的闡述，能夠?yàn)閺氖掠陔娏π袠I(yè)的工作人員提供一點(diǎn)參考依據(jù)，進(jìn)而擴(kuò)大電力檢測(cè)技術(shù)當(dāng)前的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：GIS局部放電;帶電檢測(cè);現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1局部放電機(jī)理

局部放電之所以在很多情況下都會(huì)出現(xiàn)，是因?yàn)槠湫纬傻脑蚴嵌喾N多樣的。根據(jù)局部放電產(chǎn)生的原因不同論述如下：首先是內(nèi)部放電現(xiàn)象，這一類放電現(xiàn)象究其原因在于元件本身，由于在生產(chǎn)過(guò)程中，材料的制造沒(méi)有按照正確的操作流程嚴(yán)格進(jìn)行，使得元件的內(nèi)部混入很多雜質(zhì)，而且材料的絕緣能力沒(méi)有達(dá)到要求，這使得元件特別容易局部放電，而且元件的老損十分迅速。第二種要介紹的是沿面放電，顧名思義，這種現(xiàn)象通常發(fā)生在兩個(gè)界面的交界處。由于絕緣體表面的電荷分布不均導(dǎo)致物體表面出現(xiàn)電極，電極的形狀會(huì)對(duì)局部放電的過(guò)程造成影響。當(dāng)該過(guò)程發(fā)生時(shí)，如果通過(guò)檢測(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)發(fā)生了很大的變化，這一變化導(dǎo)致了絕緣體發(fā)生局部放電。第三類是電暈放電，這種情況在電網(wǎng)系統(tǒng)中并不常見(jiàn)，因?yàn)樗漠a(chǎn)生需要一定的條件，而所需的外力在電網(wǎng)系統(tǒng)中時(shí)找不到施力物體的。在自然條件中由于雷電等原因會(huì)使得尖銳建筑某一點(diǎn)聚集較多的電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度因此變大，這是能觀察到尖銳體周圍有明顯的光暈，這就是在進(jìn)行局部放電。尖銳物體的電荷密度一旦聚集到一定程度就會(huì)產(chǎn)生電暈放電。由于現(xiàn)象明顯，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也很容易觀測(cè)到。

2GIS局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1超聲波檢測(cè)技術(shù)

在具體應(yīng)用中，GIS設(shè)備在超聲波局部放電定位技術(shù)的應(yīng)用中需要定位的情況包括幅值、時(shí)差以及頻率等。（1）從幅值定位來(lái)看，主要是根據(jù)超聲波信號(hào)的衰減情況，信號(hào)的有效值或峰值大小定位，在超聲波檢測(cè)過(guò)程中，信號(hào)的強(qiáng)弱與局部放射源的距離存在正比例關(guān)系，信號(hào)隨著放源距離的靠近變強(qiáng)。因此根據(jù)GIS信號(hào)強(qiáng)弱和幅值進(jìn)行判斷就可以確定放電位置。（2）時(shí)差定位也是局部放電帶點(diǎn)檢測(cè)中的重要指標(biāo)。是利用超聲波信號(hào)的時(shí)差進(jìn)行檢測(cè)，在時(shí)差測(cè)定數(shù)據(jù)出來(lái)后，通過(guò)雙曲面方程以及聯(lián)立球面方程對(duì)局部放源的位置進(jìn)行定位。在GIS管線結(jié)構(gòu)測(cè)試過(guò)程中，可以通過(guò)結(jié)合兩個(gè)或者多個(gè)管道的超聲波檢測(cè)，在放射源位置的確定中需要結(jié)合信號(hào)時(shí)差、傳播速度以及距離進(jìn)行三維或者二維定位。

2.2特高頻檢測(cè)技術(shù)

特高頻局部放電檢測(cè)法是利用局部放發(fā)生時(shí)會(huì)在設(shè)備附近產(chǎn)生數(shù)吉赫茲的電子波信號(hào)，通過(guò)對(duì)電磁波信號(hào)的波形、幅值等參量的變化來(lái)判斷設(shè)備內(nèi)部局部放電缺陷的類型和嚴(yán)重程度。比如可以感知GIS類型的各種放電性缺陷，但是對(duì)于其他類型的缺陷則無(wú)能為力。特高頻電磁波的傳感器分為內(nèi)置和外置兩種，具體要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。如果在設(shè)備中檢測(cè)不到特高頻電磁波或者檢測(cè)到很少量的電磁波，就可以判定設(shè)備是正常工作的。不同類型的局部放電所對(duì)應(yīng)的特征圖譜是不同的，這是判定局部放電類型的一個(gè)重要依據(jù)。電暈放電現(xiàn)象通常產(chǎn)生的高頻率電磁波量并不多，但是卻十分容易就可被捕捉到。因此這種方法在實(shí)際操作中很有價(jià)值。與上述的現(xiàn)象類似，懸浮放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)會(huì)影響到工作頻率，通常情況下也會(huì)使頻率提前或延后半個(gè)周期。這種情況下檢測(cè)到的電磁波是十分具有規(guī)律的。用特高頻電磁波來(lái)進(jìn)行定位包括幅值定位和時(shí)差定位，前者利用信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)來(lái)判斷放電點(diǎn)，后者利用時(shí)域信號(hào)最超前的點(diǎn)來(lái)檢測(cè)局部放電發(fā)生的位置。兩者適用的情況不同，當(dāng)檢測(cè)到的電信號(hào)十分強(qiáng)烈時(shí)，就不適合利用第一種方法來(lái)判斷局部放電點(diǎn)，檢測(cè)時(shí)差時(shí)需要用到高速數(shù)字示波器。

2.3暫態(tài)地電壓檢測(cè)技術(shù)

如果電力系統(tǒng)電氣裝置發(fā)生局部放電，所生成電磁波便依靠金屬箱體間縫完成傳播，之后再?gòu)拈_關(guān)柜裝置表面向地表傳播，進(jìn)而生成電壓脈，這也稱作暫態(tài)地電壓。借助相應(yīng)的電容耦合傳感設(shè)備就可以對(duì)此種信號(hào)完成檢測(cè)，進(jìn)而可以確定開關(guān)柜的局部放電幅值以及頻率。暫態(tài)地電壓檢測(cè)法所受到外界信號(hào)的影響非常少。所以，實(shí)際開展開關(guān)柜放電帶電檢測(cè)工作之時(shí)，也不會(huì)很大程度上受到外界因素影響，這樣就可以大大增強(qiáng)開關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)靈敏性以及可靠性。然而，也正是因?yàn)闀簯B(tài)地電壓檢測(cè)具備較強(qiáng)的靈敏性，所以空氣當(dāng)中低電壓衰減非常強(qiáng)。

2.4聲電聯(lián)合定位技術(shù)

聲電聯(lián)合定位技術(shù)比前兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，能夠?qū)植糠烹姷某暡ㄐ盘?hào)以及特高頻信號(hào)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，然后利用聲電信號(hào)的聯(lián)系性對(duì)局部放電源的位置進(jìn)行確定，排除現(xiàn)場(chǎng)外部干擾，保證定位的精確性。通過(guò)超聲波或者特高頻定位對(duì)局部放射源的大概范圍和位置進(jìn)行確定，然后在最近監(jiān)測(cè)點(diǎn)放置高頻傳感器，GIS 殼體放置超聲波傳感器，對(duì)超聲波和特高頻時(shí)域信號(hào)的關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，如果二者間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，則屬于同一個(gè)信號(hào)源。

3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

按照GIS局部放電檢測(cè)工作開展需求，結(jié)合某地區(qū)電力檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用需求，將對(duì)應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)踐分析。首先，分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)電力企業(yè)帶電檢測(cè)中的要求，將檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄，整個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)建立在110KV電壓控制上，將上方控制刀閘A附近檢測(cè)狀況進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合具體的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用控制需求，將特高頻檢測(cè)法和超聲檢測(cè)法應(yīng)用進(jìn)行了匯總。根據(jù)圖中所顯示的檢測(cè)數(shù)據(jù)，再分析各個(gè)通道記錄檢測(cè)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)通道3內(nèi)出現(xiàn)了大量的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)波動(dòng)幅度變化，可知檢測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了不同的超聲信號(hào)。采用這種帶電檢測(cè)技術(shù)，必須重點(diǎn)分析全部檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)，觀察每個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，確保帶電檢測(cè)的有效性。應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)過(guò)程中，為了達(dá)到檢測(cè)技術(shù)所產(chǎn)生的控制效果，將在A相刀閘放置一個(gè)特高頻傳感器，再將超聲傳感器放置在絕緣子上，具體可參照?qǐng)D1。根據(jù)測(cè)量信號(hào)的變化，結(jié)合所檢測(cè)到的不同通道數(shù)據(jù)信號(hào)的差異，可判斷測(cè)量結(jié)果?？v觀整個(gè)數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程，可知特高頻信號(hào)一般會(huì)出現(xiàn)在A相刀閘、絕緣子兩個(gè)部位。通過(guò)對(duì)該區(qū)域所發(fā)出的放電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了異常放電信號(hào)，必須準(zhǔn)確定位其信號(hào)源，同時(shí)標(biāo)記信號(hào)的放電檢測(cè)狀況。因刀閘A相靠近電源，兩者相距較近，傳動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)產(chǎn)生局部放電導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。因此，電力企業(yè)必須擴(kuò)大帶電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍，通過(guò)對(duì)設(shè)備的局部放電區(qū)域進(jìn)行帶電檢測(cè)，確保能夠?qū)μ馗哳l檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集并處理，具體分析GIS局部放電的產(chǎn)生原因，同時(shí)采取必要的維護(hù)措施，確保電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，帶電檢測(cè)技術(shù)可防止GIS設(shè)備出現(xiàn)不必要的潛伏性缺陷，同時(shí)還可對(duì)檢修決策、方案進(jìn)行有效指導(dǎo)，以便制定出合理可行的方案，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中需要結(jié)合具體的情況，選擇合理的檢測(cè)技術(shù)，總體來(lái)說(shuō)聯(lián)合定位法更準(zhǔn)確，所以需要盡可能采用聯(lián)合定位方式。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)晉城供電公司）