GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

寧博功，何順

（1. 國電宣威發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 宣威 655410，2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217）

0 前言

GIS設(shè)備在電力行業(yè)運(yùn)用相當(dāng)廣泛，其空間占地小，維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[1-5]受到發(fā)電和電網(wǎng)企業(yè)的歡迎，但同時(shí)由于其特殊的金屬封閉氣體絕緣結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致一旦GIS設(shè)備發(fā)生故障，檢修工作極為耗時(shí)耗力[6-9]。

為了防范GIS故障的發(fā)生且不影響供電，目前設(shè)備運(yùn)維方采用了多種多樣的帶電檢測(cè)手段[10]，如紅外檢測(cè)[11]、SF6氣體成分檢測(cè)[12]、X射線檢測(cè)[13]和帶電局部放電檢測(cè)[14]等。其中特高頻局部放電測(cè)試作為非常有效的方法之一被廣泛采用[16]。由于其受外界干擾影響大及非定量的檢測(cè)方法，且無國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)行業(yè)規(guī)范等指導(dǎo)性文件，檢測(cè)人員有效地進(jìn)行帶電局放檢測(cè)具有一定難度，本文所述的規(guī)范檢測(cè)流程對(duì)檢測(cè)流程標(biāo)準(zhǔn)化和提高檢測(cè)效率具有一定的幫助。

常規(guī)具有特高頻檢測(cè)功能的局部放電測(cè)試儀器種類較多，但使用方法大體相同，本文所述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)流程適用于主流大多數(shù)多功能局部放電測(cè)試儀，但個(gè)別儀器存在部分界面及少許功能的不同，本文不單獨(dú)闡述。

1 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)勘察

接到GIS局部放電測(cè)試工作任務(wù)時(shí)，在有條件的情況下應(yīng)前往變電站現(xiàn)場(chǎng)開展現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的條件、環(huán)境及其他影響作業(yè)的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行勘察。

收集被測(cè)試GIS設(shè)備相關(guān)信息：

1）基礎(chǔ)信息：生產(chǎn)廠家、型號(hào)、出廠日期、投運(yùn)日期等。收集被測(cè)試GIS設(shè)備的接線圖、布置圖和氣隔圖。

2）局放測(cè)試方式信息：了解被測(cè)試GIS設(shè)備是否安裝有內(nèi)置局放傳感器；了解被測(cè)試GIS設(shè)備的盆式絕緣子是否具備外置局放傳感器檢測(cè)條件。

3）缺陷信息：了解被測(cè)試GIS設(shè)備歷史上是否發(fā)生過缺陷、當(dāng)前是否存在未處理缺陷、同型號(hào)或同批次設(shè)備是否有家族性或批次性缺陷。

4）GIS局部放電測(cè)試工作為在帶電設(shè)備外殼上進(jìn)行的工作，應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范辦理“廠站第二種工作票”。

5）召開班前會(huì)，明確安全措施實(shí)施情況、帶電部位、注意事項(xiàng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、危險(xiǎn)點(diǎn)分析控制。

6）做好人員分工，應(yīng)將工作任務(wù)和安全責(zé)任分配并落實(shí)到每個(gè)工作人員身上，對(duì)不同工作分別進(jìn)行安全技術(shù)交底。

7）注意工作環(huán)境和天氣影響等，特別是進(jìn)入戶內(nèi)GIS設(shè)備室前應(yīng)先通風(fēng)15分鐘后方可進(jìn)入。

2 GIS特高頻信號(hào)普測(cè)

2.1 特高頻傳感器校驗(yàn)

開始測(cè)試之前，在確定局放檢測(cè)設(shè)備正常開機(jī)工作后，應(yīng)對(duì)特高頻傳感器進(jìn)行校驗(yàn)?？捎檬謾C(jī)等無線電發(fā)射設(shè)備對(duì)特高頻傳感器進(jìn)行功能性校驗(yàn)。若使用的多功能局部放電測(cè)試儀帶有特高頻發(fā)生器，則應(yīng)使用特高頻發(fā)生器進(jìn)行校驗(yàn)。

2.2 GIS特高頻背景測(cè)試

進(jìn)入GIS設(shè)備區(qū)后，首先將多功能局部放電測(cè)試儀設(shè)置為“外同步”，并在得到變電站工作人員許可且驗(yàn)電合格后將相位外同步發(fā)射器接入變電站內(nèi)的220 V電源中。

在空氣中進(jìn)行特高頻背景測(cè)試，判斷周圍空間信號(hào)是否會(huì)對(duì)GIS本體的測(cè)試造成影響。選擇特高頻PRPD/PRPS模式，增益選擇：開，帶寬選擇：全通。觀察特高頻背景的測(cè)試情況：

1）空間中沒有特高頻信號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行GIS本體的測(cè)試。

2）如果有一定的特高頻信號(hào)，但放在GIS盆式絕緣子等測(cè)點(diǎn)該信號(hào)變小不影響測(cè)試，則繼續(xù)進(jìn)行GIS本體的測(cè)試。如果在戶內(nèi)GIS室發(fā)現(xiàn)有背景特高頻信號(hào)，可嘗試將室內(nèi)的照明、風(fēng)機(jī)和空調(diào)等電氣設(shè)施關(guān)閉，消除部分背景特高頻信號(hào)。

3）如果特高頻信號(hào)較大，影響所有GIS本體的測(cè)試，則需要采取措施，直到能夠很好的排除外部干擾信號(hào)對(duì)GIS本體特高頻測(cè)試的影響。干擾信號(hào)的排除手段主要有屏蔽帶法、濾波器法、背景干擾識(shí)別法。

屏蔽帶法：主要用于不帶金屬屏蔽的盆式絕緣子消除檢測(cè)時(shí)的外部干擾。檢測(cè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有異常信號(hào)，采用由金屬絲制成的屏蔽帶，將除傳感器放置位置處的盆式絕緣子其他外露部位全部包扎起來，使得外部干擾信號(hào)無法直接進(jìn)入傳感器，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾的效果。

濾波器法：利用濾波器抑制干擾。如較強(qiáng)的電暈信號(hào)，在300 MHz以上幅值仍很高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)造成很大影響，可采用下限截止頻率為500 MHz的高通濾波器進(jìn)行抑制；對(duì)于常見的手機(jī)通信干擾則可以采用900M Hz的窄帶阻波器進(jìn)行抑制；還可使用窄帶法檢測(cè)，如采用300～600 MHz避開高頻干擾信號(hào)。需要注意的是，多數(shù)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)主要集中在1 GHz以下，因此盡量避免使用1 GHz以上的高通濾波器抗干擾檢測(cè)。若采用手持式局放檢測(cè)儀進(jìn)行巡檢時(shí)，采用設(shè)備內(nèi)置軟件濾波模式可等效為濾波器法。

背景干擾識(shí)別法：對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的干擾信號(hào)，可以根據(jù)信號(hào)的波形特征、頻譜特征和工頻相關(guān)性進(jìn)行識(shí)別和消除。

2.3 GIS特高頻測(cè)試點(diǎn)的選擇

1）盆式絕緣子為環(huán)氧樹脂無金屬屏蔽

對(duì)于盆式絕緣子材料為環(huán)氧樹脂無金屬屏蔽，盆式絕緣子即為測(cè)試點(diǎn)，將傳感器放置在盆式絕緣子上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)需要對(duì)所有盆式絕緣子進(jìn)行測(cè)試。

2）盆式絕緣子為環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽

對(duì)于盆式絕緣子材料為環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽形式的，特高頻信號(hào)無法穿透金屬，特高頻檢測(cè)受到較大影響，則可選擇其他代替部位，如：接地端子位置、觀察窗、電纜出線端等特高頻信號(hào)能夠順利傳出的位置進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)。同時(shí)，若環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽帶的盆式絕緣子為帶澆注孔的形式，可進(jìn)行以下測(cè)試選擇：一，澆注孔封板為絕緣環(huán)氧樹脂材料的，可將傳感器放置在上面直接測(cè)試；二，澆注孔封板為金屬材質(zhì)的，需拆開澆注孔封板后進(jìn)行測(cè)試（風(fēng)險(xiǎn)提示：注意多數(shù)廠家提出澆注孔封板不能自行拆開的，具體需拆卸前與廠家聯(lián)系）。

2.4 GIS本體特高頻測(cè)試

根據(jù)背景測(cè)試后的特高頻設(shè)置，對(duì)所有GIS間隔進(jìn)行特高頻信號(hào)普測(cè)，測(cè)試點(diǎn)按照前面所述進(jìn)行選擇。

測(cè)試時(shí)在多功能局部放電測(cè)試儀特高頻PRPD/PRPS模式下觀察是否具有局放典型缺陷圖譜特征，并做好記錄。

3 GIS局部放電源定位（普測(cè)異常）

對(duì)于存在局放信號(hào)異常的GIS需進(jìn)行局部放電源定位，最終判斷信號(hào)來自于GIS內(nèi)部的具體位置，或者來自于外部。

3.1 局放信號(hào)類型分析

在應(yīng)用局放定位時(shí)需要對(duì)局放信號(hào)的類型進(jìn)行判斷，因此，需要保存多張10 ms、5 ms、2 ms、1 ms時(shí)基下的示波器波形圖，以便于對(duì)局放類型進(jìn)行判斷。并對(duì)比分析圖譜特征綜合判斷局放類型。

3.2 信號(hào)幅值定位法

當(dāng)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)明顯局放信號(hào)時(shí)，可使用幅值定位法進(jìn)行初步定位。將兩個(gè)或者更多的特高頻傳感器放置在GIS本體上，觀察示波器波形中的超聲信號(hào)或者特高頻信號(hào)幅值大小對(duì)應(yīng)關(guān)系，以幅值較大的傳感器位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過不斷挪動(dòng)其他傳感器，觀察挪動(dòng)傳感器的信號(hào)幅值變化趨勢(shì)，幅值變大則局放信號(hào)源位于傳感器挪動(dòng)方向，幅值變小則局放信號(hào)源位于傳感器挪動(dòng)反方向，進(jìn)多次多方向幅值比較最終可初步判斷局放信號(hào)源的位置。

3.3 特高頻時(shí)差精確定位

特高頻時(shí)差定位依據(jù)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)到達(dá)不同特高頻傳感器的時(shí)間不同，從而依據(jù)電磁波傳播速度3×108m/s，計(jì)算出局部放電源的位置。

1）在疑似存在局放信號(hào)的氣室兩端盆式絕緣子（或其他可測(cè)到特高頻信號(hào)的地方）各固定一個(gè)特高頻傳感器（紅、黃色），并在附近空氣中放置一個(gè)特高頻傳感器（綠色）。

2）利用示波器讀取各傳感器信號(hào)圖譜，選取特征明顯的一簇脈沖信號(hào)，并放大至納秒級(jí)時(shí)域（如圖1），可觀察到紅色傳感器較黃色傳感器先接收到局放信號(hào)，利用示波器測(cè)量紅黃波形起始沿差值Δt，通過以下公式計(jì)算局部放電源的位置。

圖1 示波器定位波形圖

其中：x為局部放電源與紅色傳感器間距離；D為紅黃色傳感器間距離。

3）如有必要，重復(fù)步驟1和步驟2，傳感器布置方向改為氣室橫向布置，可以更加精確確定局放電源位置。

4 結(jié)束語

針對(duì)工作票工作實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)，主要指工作任務(wù)是否按計(jì)劃完成，是否發(fā)現(xiàn)局放異常情況，以及下一步工作計(jì)劃。同時(shí)對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行進(jìn)行正確評(píng)估，特別要查找當(dāng)天工作中的不安全因素并舉一反三，制訂相應(yīng)的防范措施，避免同類錯(cuò)誤在今后工作中發(fā)生。整理檢測(cè)結(jié)果，編制報(bào)告。

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平日益發(fā)展，電力設(shè)備運(yùn)維也向更為智能合理的方向進(jìn)步。帶電局放放電檢測(cè)是一項(xiàng)非常有效的提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的方法，有效且規(guī)范化的開展GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試會(huì)有事半功倍的效果。筆者希望每一位電力設(shè)備運(yùn)維人員都能熟練掌握GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，將更多的設(shè)備隱患控制在萌芽階段，減少損失，提高供電安全可靠性。