基于多種檢測(cè)手段的GIS故障診斷實(shí)例分析

金佳敏，俞培祥，潘益?zhèn)ィ?平

（1.溫州電力局，浙江 溫州 325000；2.浙江省電力公司，杭州 310007；3.湖州電力局，浙江 湖州 313000）

隨著GIS設(shè)備在高壓電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，相關(guān)檢測(cè)診斷技術(shù)也不斷發(fā)展，如交流耐壓、超高頻局部放電、超聲波局部放電、SF6分解物、X射線成像檢測(cè)技術(shù)等，并在實(shí)際應(yīng)用中積累了不少經(jīng)驗(yàn)。本文就各種檢測(cè)手段的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，結(jié)合一起GIS故障檢測(cè)案例，分析了檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過程中的優(yōu)、缺點(diǎn)，為今后GIS設(shè)備檢測(cè)與故障診斷提供參考。

1 GIS設(shè)備檢測(cè)方法

1.1 交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS設(shè)備絕緣性能和現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝水平的重要手段。GIS設(shè)備在運(yùn)輸過程中可能出現(xiàn)某些部位位移、滑落，或在安裝時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)管控不嚴(yán)而帶入異物和細(xì)小雜質(zhì)等，都會(huì)引起內(nèi)部局部放電。交流耐壓試驗(yàn)不僅可以發(fā)現(xiàn)這些內(nèi)部缺陷，還可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行老練處理，燒掉尖刺或雜質(zhì)，具有檢驗(yàn)并恢復(fù)設(shè)備絕緣強(qiáng)度的作用。

若在耐壓試驗(yàn)中發(fā)生擊穿放電，應(yīng)根據(jù)放電能量、放電引起的各種效應(yīng)及其他故障診斷技術(shù)所提供的資料進(jìn)行綜合判斷。進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，若該設(shè)備能夠承受試驗(yàn)電壓和規(guī)定時(shí)間，則說明放電是自恢復(fù)性的，耐壓試驗(yàn)得以通過，但應(yīng)引起關(guān)注。若擊穿電壓值逐漸降低，則應(yīng)立即終止耐壓試驗(yàn)，查找并確定放電部位，待仔細(xì)檢查處理并修復(fù)后，方可重新進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

1.2 超聲波局部放電測(cè)試

超聲波局部放電檢測(cè)是在GIS金屬外殼上安置壓敏傳感器收集超聲放電信號(hào)，根據(jù)信號(hào)傳播的衰減程度對(duì)局部放電部位進(jìn)行判斷和定位。它的優(yōu)點(diǎn)是能直觀地對(duì)缺陷部位進(jìn)行定位，缺點(diǎn)是易受現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境影響，特別是設(shè)備本身產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)會(huì)干擾檢測(cè)導(dǎo)致誤判。同時(shí)，超聲波局部放電檢測(cè)對(duì)某些局部放電反應(yīng)不夠靈敏，只有當(dāng)局部放電故障發(fā)展到比較嚴(yán)重的程度時(shí)才能被檢測(cè)出來。

1.3 超高頻局部放電（UHF）測(cè)試

超高頻局部放電（UHF）檢測(cè)的抗干擾能力強(qiáng)、檢測(cè)靈敏度高，并可以在盆式絕緣子上安裝傳感器實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。研究表明，UHF對(duì)各種局部放電故障類型的檢測(cè)靈敏度明顯高于超聲波局部放電檢測(cè)。缺點(diǎn)是只能通過GIS的盆式絕緣子散發(fā)出來的電磁波進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于帶有金屬法蘭的盆式絕緣子就無法采用該方法進(jìn)行檢測(cè)，也無法測(cè)出放電量的具體數(shù)值，無法進(jìn)行缺陷定位。

1.4 SF6分解物測(cè)試

便攜式SF6分解物測(cè)試儀在國(guó)內(nèi)電力企業(yè)已廣泛使用，但在實(shí)際檢測(cè)過程中，氣體分解物含量常受局部放電強(qiáng)度、放電模式、SF6水份、吸附劑、氣室體積等多因素影響。特別是因?yàn)槲絼┛梢酝耆骄植糠烹姰a(chǎn)生的分解物，而且吸附速度極快，以至于儀器無法檢測(cè)到氣體分解物的產(chǎn)生。當(dāng)檢測(cè)出氣體分解物時(shí)，就可以肯定存在或曾經(jīng)存在放電性缺陷，但反之并不成立。因此，在吸附劑達(dá)到飽和前，通過SF6分解物測(cè)量結(jié)果來判斷設(shè)備是否有故障存在誤判的風(fēng)險(xiǎn)。

1.5 X射線成像檢測(cè)

X射線成像檢測(cè)技術(shù)是通過對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行多方位X射線透視成像，配合專用的圖像處理與識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“可視化”與運(yùn)行狀態(tài)的快速診斷，可極大地提高GIS設(shè)備故障定位與判別的準(zhǔn)確性。但是，由于GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元部件眾多，運(yùn)用X射線成像檢測(cè)技術(shù)不便于進(jìn)行全方位普測(cè)，且檢測(cè)人員需要對(duì)GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)有充分了解。因此，通常是在發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷并初步定位后，再通過X射線成像檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確判別。

2 GIS故障診斷案例分析

某220kV變電站110kV GIS國(guó)產(chǎn)戶外設(shè)備的一次主接線采用單母線分段接線方式，于2012年3月投產(chǎn)。

2.1 交接試驗(yàn)情況

按100%出廠值進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常。逐相施加Um/試驗(yàn)電壓進(jìn)行超聲波局部放電檢測(cè)，也未發(fā)現(xiàn)異常。超高頻局部放電檢測(cè)時(shí)，在C相加壓測(cè)試，Ⅰ段母線水平盆式絕緣子有異常信號(hào)，出線間隔A超高頻局部放電分相測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。A，B相分別加壓時(shí)，未發(fā)現(xiàn)異常，初步判定是外界異常干擾信號(hào)。

表1 出線間隔A超高頻局部放電分相測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2 投產(chǎn)沖擊后帶電檢測(cè)情況

2.2.1 超聲波局部放電測(cè)試

超聲波局部放電測(cè)試時(shí)，出線間隔A與Ⅰ段母線連接處存在明顯局部放電現(xiàn)象，超聲波峰值超過50mV，信號(hào)呈向兩側(cè)逐漸衰減趨勢(shì)，并存在輕微異響。超聲波局部放電檢測(cè)點(diǎn)布置見圖1，檢測(cè)數(shù)值見表2。

圖1 超聲波局部放電檢測(cè)點(diǎn)

表2 超聲波局部放電檢測(cè)數(shù)值

2.2.2 超高頻局部放電檢測(cè)

超高頻局部放電檢測(cè)時(shí)，GIS設(shè)備Ⅰ段母線處水平盆式絕緣子均存在強(qiáng)烈局部放電信號(hào)，特征圖譜見圖2。

2.2.3 SF6分解物測(cè)試

對(duì)110kVⅠ段母線氣室進(jìn)行SF6分解物測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)SO2，H2S和HF等異常分解物。

2.2.4 X射線成像檢測(cè)

對(duì)疑似故障點(diǎn)進(jìn)行X射線內(nèi)部透視，發(fā)現(xiàn)C相母線導(dǎo)體與支持絕緣子之間的固定螺絲有松動(dòng)，螺絲孔與固定壓板之間存在明顯縫隙，如圖3所示，表明螺絲未緊固到位。

圖2 超高頻局部放電檢測(cè)特征圖譜

圖3 疑似故障點(diǎn)X射線透視成像圖

2.3 現(xiàn)場(chǎng)解體情況

現(xiàn)場(chǎng)解體檢查結(jié)果與超聲波局部放電檢測(cè)及X射線成像檢測(cè)結(jié)論一致，即出線間隔A測(cè)點(diǎn)處的母線C相固定螺絲未擰緊，造成局部放電和振動(dòng)，其他均無異常。

3 幾種檢測(cè)技術(shù)的比較分析

（1）超高頻局部放電檢測(cè)對(duì)各種故障缺陷的靈敏度均優(yōu)于超聲波局部放電檢測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)交接耐壓局部放電試驗(yàn)時(shí)，由于GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電未發(fā)展到一定程度，用超聲波局部放電檢測(cè)無法檢測(cè)出的異常情況，用超高頻局部放電檢測(cè)則有靈敏的反應(yīng)。但超高頻局部放電檢測(cè)對(duì)故障的判別和缺陷定位有很大的局限性，無法在第一時(shí)間準(zhǔn)確診斷出故障部位。

（2）在設(shè)備投產(chǎn)沖擊后，由于內(nèi)部局部放電量加大，使用超聲波局部放電檢測(cè)就能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)缺陷定位；在此時(shí)進(jìn)行X射線成像檢測(cè)，能大大提高檢測(cè)成功率，為制定檢修方案提供重要的技術(shù)依據(jù)。

（3）SF6分解物檢測(cè)易受吸附劑、母線氣室體積較大等因素影響，在GIS故障檢測(cè)中有一定的局限性，可作為輔助檢測(cè)手段。

（4）在本案例中，雖然現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)未能檢測(cè)出異常情況，但對(duì)考驗(yàn)GIS設(shè)備絕緣性能和老練作用是毋庸置疑的。

4 結(jié)論

在GIS設(shè)備交接、投產(chǎn)、運(yùn)行等不同階段，應(yīng)綜合運(yùn)用交流耐壓、超高頻局部放電、超聲波局部放電、SF6分解物測(cè)試、X射線成像測(cè)試等多種檢測(cè)技術(shù)，相互配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，并使用超高頻、超聲波聯(lián)合的方式進(jìn)行局部放電檢測(cè)，充分發(fā)揮超高頻局部放電檢測(cè)靈敏、超聲波局部放電檢測(cè)定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。如發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，應(yīng)注意甄別被試設(shè)備本身局部放電對(duì)背景值的干擾，并選用其他原理超高頻局部放電儀器反復(fù)測(cè)試。

（2）在GIS設(shè)備24 h試運(yùn)行階段即可開展巡檢和帶電檢測(cè)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備制造或施工安裝中的問題，避免缺陷故障擴(kuò)大。

（3）在設(shè)備運(yùn)行階段，應(yīng)按帶電檢測(cè)周期要求進(jìn)行超高頻/超聲波局部放電、SF6微水、紅外成像等帶電檢測(cè)，及時(shí)開展設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，以準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。發(fā)現(xiàn)異常后應(yīng)綜合運(yùn)用多種檢測(cè)手段進(jìn)行診斷。

[1]吳張建，李成榕，齊波，等.GIS局部放電檢測(cè)中特高頻法與超聲波法靈敏度的對(duì)比研究[J].現(xiàn)代電力，2010，27（3）∶31-36.

[2]劉有為，吳立遠(yuǎn)，弓艷明.GIS設(shè)備氣體分解物及其影響因素研究[J].電網(wǎng)技術(shù).2009，33（5）∶58-61.