GIS設(shè)備局部放電故障分析研究

盛康

摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)的科技創(chuàng)新事業(yè)得到迅速發(fā)展，GIS設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、水利工程等領(lǐng)域，但仍處于創(chuàng)新應(yīng)用的探索期。GIS設(shè)備具有體積小、技術(shù)可靠性高、不受外在因素干擾、危險(xiǎn)性低、設(shè)備運(yùn)行周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但不同事物都存在兩面性，GIS設(shè)備也存在著一些缺陷，比如GIS是一個(gè)全封閉性的電組合設(shè)備，無(wú)法通過(guò)感官推測(cè)故障出現(xiàn)的原因。其次設(shè)備的體積比較小，安裝時(shí)十分緊湊，運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部的零件損壞會(huì)波及到其他部分，影響向外擴(kuò)散，最終使設(shè)備整體遭到損壞。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備;局部放電;絕緣;對(duì)策研究;檢測(cè)系統(tǒng)

引言

隨著自動(dòng)化工業(yè)的快速發(fā)展，使人們的供電需求不斷的提升，因此，對(duì)CIS設(shè)備中的局部放電故障進(jìn)行有效診斷勢(shì)在必行，這就使得相關(guān)人員需要對(duì)其多維度診斷方法進(jìn)行全面深入的研究，該文從以下方面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 技術(shù)應(yīng)用的目的和意義

從國(guó)內(nèi)外的研究成果中可知，GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)都缺乏完善性。與傳統(tǒng)電氣相比，GIS設(shè)備的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在體積小、功能強(qiáng)、抵抗外在因素影響能力較強(qiáng)、故障發(fā)生率低等，但其還是具有一定的缺點(diǎn)。GIS設(shè)備是全封閉的電力組合設(shè)備，在故障檢查階段，無(wú)法通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)等第一感官進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。另外，由于設(shè)備體積較小，因此，在安裝的過(guò)程中，其相對(duì)比較緊密，當(dāng)一個(gè)零件發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)ζ渌慵a(chǎn)生嚴(yán)重的影響，從而使這個(gè)設(shè)備全部損壞的概率顯著提高，與此同時(shí)，使得設(shè)備維修的難度顯著提升。該技術(shù)主要應(yīng)用于GIS和容性設(shè)備故障識(shí)別，結(jié)合帶電檢測(cè)對(duì)典型絕緣缺陷進(jìn)行故障分析，為更好地開(kāi)展設(shè)備狀態(tài)檢修工作，提供更為可靠的技術(shù)手段，并結(jié)合GIS和容性設(shè)備查找故障和處缺過(guò)程中所采取的手段提出相關(guān)帶電檢測(cè)新技術(shù)，確保及時(shí)、準(zhǔn)確、快速地診斷和處理故障。

2 GIS設(shè)備局部放電故障概況

經(jīng)專(zhuān)業(yè)人士拆除主母線端頭蓋板后，顯示一間隔母線筒內(nèi)壁、母線觸頭和導(dǎo)體表面均附著著大量白色的粉末，內(nèi)壁鐵紅環(huán)氧底漆存在變色、起皮、脫落、燒穿等現(xiàn)象;一間隔A相母線支撐導(dǎo)體與隔離開(kāi)關(guān)靜側(cè)絕緣盆子連接處燒損較嚴(yán)重，且受熱變色，其表面存在大量粉塵;接近故障處的母線筒，存在清晰的噴濺痕跡。經(jīng)技術(shù)人員分析在維修拆卸過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)緊固件松動(dòng)，可排除內(nèi)部裝配不當(dāng)引起的絕緣故障。在現(xiàn)場(chǎng)未發(fā)現(xiàn)故障氣室漏氣，氣室漏氣可以造成絕緣度降低導(dǎo)致放電，但是，假如氣室漏氣壓力降低，工作后臺(tái)會(huì)接收到報(bào)警信號(hào)。此外，氣室壓力降低至報(bào)警壓力值時(shí)GIS設(shè)備仍可以正常運(yùn)行，繼續(xù)下降才有可能造成絕緣故障，故排除氣室漏氣造成放電故障;進(jìn)一步分析可能是氣室存在異物，導(dǎo)致局部放電故障。異物可能的來(lái)源是：①現(xiàn)場(chǎng)一期設(shè)備對(duì)接安裝時(shí)操作不嚴(yán)、控制不當(dāng)，未嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，導(dǎo)致氣室內(nèi)部帶入異物。此外，在現(xiàn)場(chǎng)組裝對(duì)接、更換吸附劑、清理工作中清潔度管控和工藝控制不到位，造成異物進(jìn)入氣室內(nèi)部。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 超高頻局放檢測(cè)法

超高頻局放檢測(cè)技術(shù)是指對(duì)頻率介于 300～3000MHz 的局部放電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和研究的一種測(cè)試方法。由于其信號(hào)傳輸時(shí)衰減快，所以被試設(shè)備外部的超高頻干擾信號(hào)頻帶既比設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號(hào)窄，其強(qiáng)度又隨頻率的增加而下降，到達(dá)被測(cè)設(shè)備的超高頻分量較少，可避開(kāi)相當(dāng)一部分的其他放電脈沖的干擾。超高頻法雖然具有一系列優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，如不能定量分析放電量水平等。

3.2 負(fù)極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊

在GIS設(shè)備運(yùn)行之前，檢測(cè)其放電情況的手段主要是負(fù)極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊局部操作，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程之中，參考需要以實(shí)際參數(shù)為主，設(shè)備本身的電壓特征需要利用電壓來(lái)完成負(fù)極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊，該電壓不僅分散性較小，而且波頭放電頻率相對(duì)較大，在局部放電過(guò)程中，一半以上的放電初始電壓比其他沖擊類(lèi)型電壓要小，另外，為了使波形成型得到有效推進(jìn)以及破壞性放電情況的有效出現(xiàn)，需要保證雷電沖擊電壓要低于電網(wǎng)回路內(nèi)阻抗的作用力，從而使雷電沖擊電壓高于操作沖擊電壓得以有效實(shí)現(xiàn)。在檢測(cè)的過(guò)程中，異常帶電區(qū)域的有效檢測(cè)是雷電沖擊電壓的主要作用，從而使雷電沖擊電壓對(duì)其敏感的特性得到有效使用。相同情況下，操作沖擊電壓在結(jié)構(gòu)污染以及結(jié)構(gòu)缺陷等方面的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)比較明顯。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)督

設(shè)備在出廠前，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，如果不合格，要求查明原因，并加以解決，必須保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。對(duì)于特殊的元件，例如絕緣件的制作，在加工時(shí)應(yīng)做特殊加工。此外，務(wù)必重視生產(chǎn)車(chē)間的環(huán)境和清潔度。（1）建立完善的質(zhì)量保證體系，進(jìn)行多級(jí)檢查，并做好檢查記錄，上道工序未達(dá)標(biāo)，堅(jiān)決不進(jìn)行下道工序。對(duì)于出售的設(shè)備，進(jìn)行定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即停止作業(yè)，查明原因及時(shí)解決。（2）重視技術(shù)創(chuàng)新，加大管理力度，制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，加強(qiáng)工作人員的安全意識(shí)，促使其盡職盡責(zé)，保證設(shè)備的合格率。加強(qiáng)技術(shù)人員交流，在處理重大故障時(shí)，由多人共同商榷，集思廣益，全面考慮，制訂出可行的對(duì)策，同時(shí)聘請(qǐng)業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家教授進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，學(xué)習(xí)更多的新方法、新技術(shù)。

3.4 特高頻檢測(cè)法

GIS設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部充滿高壓SF6氣體，其絕緣強(qiáng)度與擊穿強(qiáng)度都比較高，在缺陷存在小范圍內(nèi)時(shí)，氣體擊穿的過(guò)程會(huì)相當(dāng)快，從而形成比較陡的脈沖電流。在對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)頻率可以高達(dá)吉赫茲級(jí)，同時(shí)脈沖會(huì)向四周輻射出特高頻率的電磁波，通過(guò)GIS設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)同軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播，利用同軸波導(dǎo)原理可以實(shí)現(xiàn)特高頻信號(hào)的檢測(cè)。GIS設(shè)備中波導(dǎo)壁屬于非理想性的導(dǎo)體，電磁波在GIS設(shè)備傳播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)功率衰減，電磁波的振幅會(huì)隨著傳播方向逐漸減小，從而形成波的衰減。此衰減量相對(duì)于信號(hào)在絕緣子位置因反射所導(dǎo)致的能量損耗更低，有研究發(fā)現(xiàn)，1GHz電磁波在直徑0.5m的GIS設(shè)備中傳播衰竭只有5db/km，所以在波導(dǎo)理論中可以不考慮衰減問(wèn)題。GIS特高頻檢測(cè)中主要存在以下干擾形式：移動(dòng)通信和雷達(dá)等無(wú)線電;變電站架空線上尖端放電;變電站高電壓環(huán)境中存在的浮電位體放電;照明、風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備中存在的電氣接觸不良產(chǎn)生的放電;開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的短時(shí)放電。干擾的抑制方法主要有：濾波，對(duì)于變電站中常見(jiàn)的電暈放電干擾 （主要是200MHz以下頻段） 和移動(dòng)通信等確定頻段的干擾信號(hào)，可以通過(guò)濾波的方法進(jìn)行有效抑制;屏蔽，干擾信號(hào)主要來(lái)自于 GIS外部，對(duì)盤(pán)式絕緣子法蘭進(jìn)行屏蔽可減輕對(duì)內(nèi)置傳感器的干擾，對(duì)于外置式傳感器也需要增加盆式絕緣子非耦合區(qū)域的屏蔽，以減小外部干擾的影響。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該文的論述可知，對(duì)GIS設(shè)備局部放電故障的多維度診斷方法進(jìn)行研究十分必要，從相關(guān)資料中可知，X射線數(shù)字成像法的優(yōu)勢(shì)相對(duì)比較明顯，其能夠在穿過(guò)物體時(shí)，對(duì)其內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生損傷，并且能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)，從而使其在閉合式輸變電設(shè)備的可視化探測(cè)檢測(cè)中被廣泛應(yīng)用，由于技術(shù)的更新速度較快，因此，需要對(duì)其進(jìn)行不斷深入的研究。

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