全封閉組合電器GIS局部放電在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

寧燈亮 朱述園

摘要：GIS設(shè)備作為一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)的設(shè)備，由于結(jié)構(gòu)較為緊密且占地面積小的特點(diǎn)，非常受人歡迎，加之此設(shè)備如出現(xiàn)異常，能及時(shí)將其危險(xiǎn)排除、解決，進(jìn)而實(shí)施修理，可實(shí)現(xiàn)提升GIS設(shè)備運(yùn)用效率，保證變電站正常、平穩(wěn)的運(yùn)行的目的?；诖?，文章首先分析了GIS的局部放電的檢測(cè)方法，而后分析了GIS局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用，旨在為工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：GIS;局部放電;在線監(jiān)測(cè)

前言

氣體絕緣組合電器（GAS Insulated Switchgear.簡(jiǎn)稱GIS）是一種結(jié)構(gòu)緊密、性能比較好的高壓電力設(shè)備。在電力系統(tǒng)中使用越來越多，而GIS內(nèi)部絕緣的構(gòu)造首要是SF6氣體絕緣，在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)毛刺或者安裝運(yùn)送過程中出現(xiàn)部件不牢固或者接觸不良導(dǎo)致的電極電位浮動(dòng)和運(yùn)行中絕緣老化等缺陷，這些缺陷可能會(huì)產(chǎn)生GIS內(nèi)部的電場(chǎng)發(fā)生畸變，進(jìn)而使局部電場(chǎng)增加，產(chǎn)生局部放電（Partial discharge ，簡(jiǎn)稱PD）。而局部放電對(duì)絕緣的損害作用是一個(gè)慢慢發(fā)展的過程，并且從局部開始，受到不同因素的影響，對(duì)運(yùn)行中GIS設(shè)備是一種潛在的危險(xiǎn)。由于電力系統(tǒng)中保護(hù)舉措逐漸完善，各種過電壓對(duì)設(shè)備絕緣的損害作用比較小。

1 GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用原理

GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)是依據(jù)在局部放電的絕緣裂化原理，在系統(tǒng)故障的最開始的時(shí)候進(jìn)行判斷。技術(shù)人員利用GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)，可以經(jīng)過超聲波的穿透作用，對(duì)設(shè)備實(shí)行抗干擾，將外面環(huán)境的擾亂約束在最低的范圍內(nèi)。伴隨著電力系統(tǒng)的一直開展，智慧城市和智慧電網(wǎng)以及電子系統(tǒng)中電子遠(yuǎn)見工作的技術(shù)水平的逐步提高，導(dǎo)致GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展，使技術(shù)上的可能性實(shí)現(xiàn)。使用GIS超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)備開始檢測(cè)，最大的優(yōu)點(diǎn)是在使設(shè)備供應(yīng)電力的情況下，對(duì)設(shè)備的問題進(jìn)行檢修，這種方式可以確保用戶在使用電的時(shí)候的穩(wěn)定性，降低電力檢修系統(tǒng)對(duì)于用戶使用電的影響。在這種供應(yīng)電力的情況下，檢驗(yàn)維修設(shè)備也可以使電子傳感器更加靈活的接收信號(hào)，并且在接收速度上、成本上等方面都有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，GIS超聲波局部放電檢測(cè)也具有占地面積小，安裝過程簡(jiǎn)單和檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。

2 GIS設(shè)備局部產(chǎn)生放電的原因

GIS 設(shè)備絕緣中在比較強(qiáng)的電場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)一定范圍內(nèi)的放電，而細(xì)微的局部放電情景對(duì)與絕緣介質(zhì)產(chǎn)生一定的作用。如果情形特別嚴(yán)重的話，會(huì)給絕緣造成一定的破壞，因此，使設(shè)備產(chǎn)生問題，進(jìn)而，使經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一些損失。而GIS的內(nèi)部設(shè)備出現(xiàn)了絕緣故障或者有了重要的表現(xiàn)是因?yàn)镚IS出現(xiàn)了局部放電現(xiàn)象。假如出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，會(huì)造成SF6氣體出現(xiàn)分解現(xiàn)象，進(jìn)而使氣場(chǎng)改變形狀，導(dǎo)致絕緣材料有嚴(yán)重的傷害。因此，導(dǎo)致GIS局部放電現(xiàn)象主要有以下幾種：其一是在進(jìn)行生產(chǎn)或者安裝的過程中，需要在桶內(nèi)對(duì)金屬自有的顆粒進(jìn)行預(yù)留;其二是對(duì)于部分金屬零部件出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，一般會(huì)產(chǎn)生電位導(dǎo)體的現(xiàn)象;其三假如絕緣表面有一定的瑕疵，例如本身的質(zhì)量問題或者有氣泡出現(xiàn)，都會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)生導(dǎo)電的現(xiàn)象;其四是如果接觸頭出現(xiàn)了接觸不良的問題，就會(huì)產(chǎn)生短弧，然后在產(chǎn)生長(zhǎng)弧，進(jìn)而，形成擊穿放電的情形;其五是如果設(shè)備中出現(xiàn)其它物件時(shí)或者有漂浮物，同樣，也會(huì)導(dǎo)致GIS局部放電的情況。

3局部放電檢測(cè)的方法

局部產(chǎn)生放電量的大小并不能表明設(shè)備產(chǎn)生了故障危險(xiǎn)的程度，但是，局部為什么會(huì)產(chǎn)生放電的原因一定要清楚，這樣才能無誤的評(píng)估局部放電對(duì)設(shè)備的影響。因此，GIS局部放電在線檢測(cè)方法有非電測(cè)法和電測(cè)法兩大方法。

3.1非電測(cè)法

3.1.1光學(xué)檢測(cè)法

運(yùn)用光學(xué)檢測(cè)法來檢測(cè)局部放電形成的光是特別有效果的。但是，對(duì)于GIS中很多不知道的放電源，光學(xué)法的靈活度就會(huì)受到很大的影響。由于光學(xué)檢測(cè)法需要把傳感器放進(jìn)GIS設(shè)備里面，因此，對(duì)于在線檢測(cè)局部放電不是很適合。

3.1.2化學(xué)檢測(cè)法

通過檢測(cè)SF6氣體被穿透分解之后的生成物間接檢測(cè)局部放電的情況，一般運(yùn)用的是SOF2和SO2F2兩種氣體，這樣檢測(cè)時(shí)能夠不受電氣的干擾，但是從GIS氣室內(nèi)產(chǎn)生局部放電到電分析氣體檢測(cè)出來的問題，用的時(shí)間太長(zhǎng)了，因此，限制了光學(xué)檢測(cè)法在局部放電的使用

3.1.3聲學(xué)檢測(cè)法

可以在GIS外部運(yùn)用加速度或者聲發(fā)射傳感器，檢測(cè)GIS中局部放電激發(fā)的聲音信號(hào)，但是局部放電引起的聲音信號(hào)是通過氣體和絕緣子時(shí)衰退的特別厲害，因此，對(duì)聲學(xué)檢測(cè)法的運(yùn)用進(jìn)行了限制。

3.2電氣檢測(cè)法

3.2.1常規(guī)的電測(cè)法

常規(guī)電測(cè)法又叫脈沖電流法，是可以通過調(diào)整傳感器和GIS等值電容的比值，來獲取最好的靈敏度，并且可以對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)度，但是很容易受到外部電磁的擾亂，沒有辦法對(duì)局部放電源進(jìn)行定位，因此，常規(guī)電測(cè)法不能運(yùn)用于GIS局部放電的在線檢測(cè)。

3.2.2超高頻法

超高頻法是通過安裝在GIS中的傳感器，來檢測(cè)局部放電電磁波的頻譜部分。GIS的局部放電普遍發(fā)生在有高壓的SF6氣體很小的間隙內(nèi)，而且局部放電時(shí)間特別短，很快地衰退消亡。局部放電脈沖的上升前沿包括1GHz的電磁波，這是由于GIS氣室的共振作用，產(chǎn)生不同種模式的超高頻法的諧振電磁波。然而GIS氣室就像一個(gè)低損耗的微波共振腔，進(jìn)而，使局部放電信號(hào)的震蕩波可以在氣室內(nèi)的時(shí)間可以延長(zhǎng)，讓安置在GIS上的內(nèi)置/外置的耦合器有較多的時(shí)間來捕捉信號(hào)。

4 GIS局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用

在GIS局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可以通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析可以得到不正常的局部放電的信號(hào)，需要依據(jù)脈沖的放電類別對(duì)型號(hào)進(jìn)行判定，進(jìn)而確認(rèn)局部放電是否有問題。首先要對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得局部放電的波形圖和數(shù)據(jù)庫(kù)的典型圖譜，來判斷出現(xiàn)故障的類型。當(dāng)正半周的放電范圍比負(fù)半周高和放電脈沖比較緊密，很難區(qū)分時(shí)，一般是金屬尖刺類型的問題;當(dāng)波形的放電量沒有變化和放電次數(shù)隨著電壓的增加而增加時(shí)，一般是單點(diǎn)接觸不良或者多點(diǎn)接觸不良的問題;當(dāng)伴隨著電壓的升高，波形幅值變大并且呈現(xiàn)形狀不均勻的形態(tài)，一般是腔體上有金屬顆粒。在對(duì)信號(hào)的類型和強(qiáng)度判斷之后，需要通過對(duì)問題進(jìn)行定位并祛除。

5結(jié)束語

綜上所述，作為城市電網(wǎng)的主要組成部分，GIS設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于確保供應(yīng)電的穩(wěn)定性具有重要的意義。然而運(yùn)用超高頻或者超聲波法的在線檢測(cè)技術(shù)，依靠不用停電和簡(jiǎn)單操作的特點(diǎn)，為GIS設(shè)備的保護(hù)工作帶來了很大的方便。但是，運(yùn)用在線檢測(cè)技術(shù)對(duì)GIS局部放電缺點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，所有的判斷都要根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)和較為豐富的經(jīng)驗(yàn)來支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]李巍.GIS全封閉組合電器在線運(yùn)行故障檢測(cè)[J].輕金屬，2019（07）：74-78.

（作者單位：新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司沈陽分公司）