带电检测技术在 GIS缺陷检测中的应用

带电检测技术在 GIS缺陷检测中的应用

刘新卫

国网山东省电力公司东营市垦利区供电公司 山东东营 257500

摘要：当前电力行业正处于快速发展阶段，为了更好地保障电力系统运行的可靠性与稳定性，对电力设备安全性的要求也越来越高。ＧＩＳ（ＳＦ６作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭式开关设备），将变电站中除了变压器之外的电气设备进行一体化融合，和常规的变电站相比结构更紧凑，占地面积小，同时也减轻了对外界环境的负面影响，可实现更高性能、更长检修周期以及更高经济效益的运行。对于ＧＩＳ设备，安全性检测至关重要。鉴于此，本文对带电检测技术在GIS缺陷检测中的应用进行分析，以供参考。

关键词：ＧＩＳ；设备缺陷；带电检测技术

引言

在ＧＩＳ设备运行过程中，必须高度重视带电检测系统的应用，及时识别放电类型以及可能导致的故障问题，准确判断故障部位，以及时进行预防，从而提高ＧＩＳ设备的可靠性。

1ＧＩＳ设备

ＧＩＳ是将以往变电站中除了变压器以外的设备，如隔离开关、接地开关、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线以及出线套管等全部封装到接地的金属外壳当中，壳内主要以０．３～０．４ＭＰａ的ＳＦ６气体作为绝缘与灭弧的介质，ＧＩＳ在城市电网中的应用比较广泛，目前国外建设的ＧＩＳ与常规变电站之比约为１∶６。ＧＩＳ的安全运行对整个电力系统的稳定性有着决定性影响，发生任何故障都有可能导致局部甚至整个地区停电。ＧＩＳ为大型封闭性结构，停电检修不仅需要投入大量的人力资源、物力资源，还需要较高的维修成本与较长的维修时间。因此，在ＧＩＳ发生故障之前准确地发现其内部的缺陷并及时处理非常重要［２］。当前对于ＧＩＳ的检测与试验方式非常多，例如出厂之前的检验、安装之后的试验以及运行之后的检验、气体实验等。ＧＩＳ投入运行之前的检验方式比较成熟，但是投入使用之后的检验技术并不成熟，仍然存在改进空间。

2GIS局部放电带电检测技术

2.1超声波局部放电带电检测技术

对于GIS设备绝缘体，超声波信号的衰减程度比较大，信号范围有限，有助于在传播过程中集中能量、定向性强、电荷的测试中集中收集定向光束，因此，要找到更准确的位置信号源，如果发现超声波信号异常条件，首先要确定信号源的外部干扰是原因还是腔的原因。如果排除外部干扰因素，信号指示仍然异常，则可能确定问题是由信号源内部情况引起的，需要定位故障位置。在特定应用中，GIS设备在应用超声波局部放电定位技术时应定位为振幅、视差、频率等对象。

2.2特高频局部放电定位技术

该技术在部分源测试中发现特殊信号后，除信号源判断和外部干扰外，还应对后续检测、检测到的地图与一般干扰信号地图进行比较，使用过滤器、屏蔽带等对特殊信号进行监视，并监视GIS内部是否存在异常放电问题。如果GIS花盆绝缘体有UHF以上信号，则传感器应外部检测，检测到的信号地图与喷雾绝缘体信号地图匹配，信号源很强，被解释为外部干扰。

ＧＩＳ特高频检测中主要存在以下干扰形式：移动通信和雷达等无线电；变电站架空线上尖端放电；变电站高电压环境中存在的浮电位体放电；照明、风机等电气设备中存在的电气接触不良产生的放电；开关操作产生的短时放电。干扰的抑制方法主要有：滤波，对于变电站中常见的电晕放电干扰（主要是２００ＭＨｚ以下频段）和移动通信等确定频段的干扰信号，可以通过滤波的方法进行有效抑制；屏蔽，干扰信号主要来自于ＧＩＳ外部，对盘式绝缘子法兰进行屏蔽可减轻对内置传感器的干扰，对于外置式传感器也需要增加盆式绝缘子非耦合区域的屏蔽，以减小外部干扰的影响。

2.3声电联合定位技术

声-电联合定位技术比这两种技术具有更强的优点，可以同时检测局部放电的超声信号和UHF信号，利用声信号的联系性确定局部放电电源位置，排除现场外部干扰，确保位置精度。局部放射源的大致范围和位置通过超声波或UHF定位确定，然后在最近的监视点放置高频传感器，GIS外壳放置超声波传感器，检测超声波和UHF时域信号之间的关系，如果两者之间有对应关系，则属于同一信号源[3]。

2.4化学法

在ＧＩＳ设备中，在电弧放电影响下，部分ＳＦ６气体会出现分解现象，主要的降解物是ＳＯＦ２与ＳＯ２Ｆ２。根据这两种分解物的浓度差异，可以直接准确地判断ＧＳＩ设备内部是否放电以及严重程度。这种方法的优势在于检测结果不会受外界电磁影响。虽然化学法可以实现对局部放电情况的检测，但也存在一定的不足之处，例如短脉冲放电无法形成足够的分解物，导致判断结果不准确，ＳＦ６气体泄漏会影响检测的结果。

2.5红外成像检测技术

任何物体因为自身的分子运动表现，会持续性地向外界辐射红外热能，在物体表面会形成带有一定温度的场环境，即热像。红外检测技术的原理是对设备表面的红外辐射能量进行检测分析，以实现对设备故障的判断，并可以准确判断出哪一个设备发生了故障。

3GIS局部放电定位技术现场应用

3.1超声波局部放电定位

超声波局部放电位置采用T90测试仪。测量结果见表1。比较超局部放电检测器信号振幅值，表明隔离开关越接近向下和发射信号，振幅值越大，100Hz相关关系越强。24267隔离开关a项目的超声波信号振幅值最大，通过数据和相应的地图绘制可以知道，这样可以确认辐射源位于a隔离开关顶部。

3.2声电联合定位法的应用

在这种定位方法中，在超声时域信号和UHF信号(图1)收集中，上面显示的是UHF信号，下面显示的是超声波信号，两个信号一致并相关，表面信号源的来源相同。随着测试点接近隔离开关，超剪切波信号发生变化，延迟逐渐减少，信号振幅增加，信号源附近的位置与超声波定位相同，因此，局部辐射源的位置可以确定隔离开关机构的最大委托。同时结合地图，可以确认放射源是悬浮电位放电缺陷。

图1超声波以及特高频信号采集图谱

4GIS局部放电带电检测技术实践

4.1检测数据分析

根据GIS局部放电检测工作进行了需求，结合特定地区电力检测技术应用需求，对该技术的应用进行了实践分析。首先分析测试数据，根据电力企业现场测试的要求记录测试数据，将整个测试区域的数据构建在110KV电压控制中，分析顶部控制刀门a附近的测试条件，然后结合具体的测试技术应用控制要求，总结UHF测试方法和超声波测试方法，显示整体测试数据，如图2所示。基于图中所示的检测数据分析了每个信道记录检测信号，结果表明，信道3内出现了大量检测信号，随着信号波动幅度的变化，检测区域内产生了不同的超声波信号。使用这种大田检测技术，要重点分析整个检测区域内的数据信号，观察各个区域发生的放电现象，保证带电检测的效果。图2测试数据结果分析

图2检测数据结果分析

4.2解体检查分析

经过设备的分解检查，在其放电位置附近发现了很多粉末异物，表明该地区存在严重的放电现象。相应放电位置内的绝缘和全动机的连接位置存在明显的差异，影响整个变速器技术检测中放电技术的应用控制，因此必须采取适当的预防措施，才能提高带电检测技术的应用价值。

结束语

气体绝缘金属闭合开关(GIS)设备具有可靠性、安装面积小、维护方便、外部环境影响小等特点，广泛应用于电力系统。GIS设备在设计、制造和安装过程中可能存在可见、表面污垢或固体绝缘等缺陷，因此，如果不及时弥补这些缺陷，则很可能发生严重的电源事故。GIS本身的封闭结构在出现故障后需要大量的人力、物力和财力。GIS局部放电实时测试是GIS状态评估的主要方法和手段，有助于发现GIS内部的潜在缺陷，并确保GIS正常运行。

参考文献

[1]张勇.特高频检测技术在GIS设备缺陷诊断上应用[C]..2018年江西省电机工程学会年会论文集.:江西省电机工程学会,2019:129-132.

[2]杨放南,田生祥,赵德祥,王安定,华藏.带电检测技术在750kVGIS设备中的一例典型应用[J].青海电力,2019,38(01):51-53.

[3]李波,樊磊,何锦航,高正浩,杨方,涂静鑫.GIS设备内部故障检测新技术分析[J].技术与市场,2019,26(03):125-126.

[4]闫江宝.GIS局部放电检测及特高频局放检测仪测评研究[D].昆明理工大学,2019.

[5]张增辉.基于特高频法的GIS局部放电检测研究[J].工程建设与设计,2019(04):81-83.