GIS局放綜合檢測技術(shù)的引用

張榮偉　孫寶法　豆書亮

（寧波送變電建設(shè)有限公司，浙江　寧波　315016）

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GIS局放綜合檢測技術(shù)的引用

張榮偉孫寶法豆書亮

（寧波送變電建設(shè)有限公司，浙江寧波315016）

摘要：隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進步，特別是電子技術(shù)的進步，很多設(shè)備的檢修監(jiān)測都用到了相關(guān)的電子儀器。現(xiàn)在GIS系統(tǒng)在電力中的應(yīng)用越來越廣泛?；诖?，主要介紹GIS局放用超高頻和超聲波局部放電監(jiān)測技術(shù)的原理，并對這兩種技術(shù)進行對比，通過這兩種技術(shù)的綜合利用對變電站GIS局部放電特性及診斷放電類型進行電源定位。

關(guān)鍵詞：GIS；局放綜合；檢測技術(shù)

近年來，GIS設(shè)備系統(tǒng)受到電力用戶的青睞，也在電力綜合檢測運用上越來越廣泛。主要原因是GIS系統(tǒng)具有占地面積小，受到外界的干擾少，設(shè)備配置較靈活，使得GIS系統(tǒng)得到了廣泛的運用。GIS采用氣體絕緣的方法實現(xiàn)了開關(guān)的作用。隨著當(dāng)下電網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快，在變電站中使用的GIS數(shù)量也在不斷增加，促進了GIS技術(shù)的不斷提高，相應(yīng)的性能也更加可靠。但在使用中仍然會出現(xiàn)很多的放電和故障問題，影響著電網(wǎng)的安全運行［1］。因此，本文采用超高頻和超聲波的檢查方法對GIS局放進行檢測。

1　兩種局放檢測原理

1.1超高頻局放檢測的原理

超高頻局部放電檢測寬度達(dá)到300～1 500MHz，接收特高頻電磁脈沖。超高頻在傳播過程中衰減的速度非?？?，所以在GIS以外的信號實際電子信號的頻段都是非常短的，大部分都不在GIS的識別范圍，主要原因是它們的頻帶要比GIS的頻帶要窄得多。隨著頻率的增加，傳播的速度也會在陡然間減低，基于這些原因能夠進入到GIS特高頻的相對分量是非常少的，從而實現(xiàn)了對外界干擾信號的抗干擾能力。對于處在超高頻局部放電檢測頻段的固定干擾，比如常見的移動通訊雷達(dá)等的信號干擾，無法在外界進行排除的只有通過調(diào)節(jié)自身的發(fā)射頻率從而避開這些具有干擾性的頻道，只有這樣才能實現(xiàn)對局部放電信號的檢測。上述已提及其在GIS設(shè)計上有很大的好處，其內(nèi)部有盆式絕緣子，在制作過程中采用的是非鐵磁材料，可將特高頻的電磁信號投射出去。從外界接收到的電磁波隨著金屬軸傳播時會有多余的信號產(chǎn)生，多余的信號會隨著絕緣端把信號向外輻射，這些信號可以通過GIS內(nèi)部的信號傳感器檢測到，GIS系統(tǒng)就是通過這種方法實現(xiàn)對超頻的檢測［2］。

1.2超聲波局部放電檢測的原理

在現(xiàn)實當(dāng)中，局部的放電不僅會產(chǎn)生很強的電磁波，還能夠產(chǎn)生很強的聲波信號。超聲頻檢測主要是通過設(shè)備的傳感器來實現(xiàn)的，只能實現(xiàn)檢測的目的而不能進行很好的定位。但是，超聲波定位就是采取電氣設(shè)備金屬外殼上的發(fā)射器上的傳感器，不僅可以實現(xiàn)對局部放電的檢測，還可以對局部放電進行定位和識別。在工作過程中是不會受到外界信號干擾的，超聲波設(shè)備越靠近有缺陷的部位，其靈敏度就會越高。超聲波檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)原理和結(jié)構(gòu)是：先進行聲波和電信號的轉(zhuǎn)換，然后將信號放大，再經(jīng)過數(shù)值信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換，最終將接受到的信號進行科學(xué)的處理［3］。

在局部電源產(chǎn)生壓力聲波時，最開始傳到GIS上時是以方波的形式，之后傳到超聲波的傳感器上就變成了方波的形式，在接受到方波信號后傳感器會通過A/D轉(zhuǎn)換，然后將信號進行方法處理，可以通過顯示器將整個過程先顯示出來。對GIS進行超聲波檢測時，使用的檢測頻率10～100 KHz是相當(dāng)?shù)偷?，在檢測中靈敏度是比較高的，所以在使用時會很大程度上受到噪聲的影響，如果把信號頻率調(diào)的太高，其信號的衰減速度會比較快。特別是在SF6的空氣中超聲波的信號傳播衰減速度最快，基本上可以達(dá)到26 db/m。所以，整個設(shè)備在檢測缺陷部位時越靠近就會越準(zhǔn)確，直到最后貼近有缺陷設(shè)備的表面，檢測的范圍會越來越小，最后可以固定到相應(yīng)的個體，所以非常適合定位測量。

2　兩種局放檢測技術(shù)對比

到目前為止，我國在對GIS局放檢測中最長使用的方法是超高頻和超聲波法，它們在檢測中都能起到很不錯的效果，但檢測原理有很大的區(qū)別。事實上，采用超高頻時其抗干擾的能力是比較強的，并且在檢測過程中檢測的范圍是比較大的，同時幾乎對所有的放電設(shè)備都有很高的敏感度；利用超聲波法也有相應(yīng)的好處，可以對近距離目標(biāo)進行檢測，對自由移動顆粒比較敏感，最重要的是可以確定故障的具體位置。對于超高頻檢測和超聲波檢測兩種檢測方法，哪個更加靈敏一直是很多檢測人員比較關(guān)心的事情。國外專業(yè)機構(gòu)曾經(jīng)做過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對于超聲波檢測法，超高頻的檢測靈敏度是最高的［4］。

超高頻法對噪聲敏感度較高，而超聲波法對電信號的敏感度則較低。利用自身特性，在實際的使用中可將這兩種方法聯(lián)合起來使用，取長補短，找到缺陷的具體來源，減少判斷失誤。在對GIS局部放電檢測過程中，以上兩種檢測方法要按照不同的情況進行合理使用。在前期可以利用超高頻的檢測方法，首先確定局部放電的大致位置，然后再用超聲波進行檢測，由于超聲波檢測的范圍比較小，可以很快確定GIS缺陷的具體位置。

3　基于相位同步的局放檢測

相位同步是局放檢測中的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)局部放電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，相位是判斷局放放電類型的重要依據(jù)。目前帶電局放設(shè)備一般采用50Hz工頻信號作為相位同步信號，或通過相位同步引線實時采集相位信號。在進行GIS交流耐壓試驗并檢測局放時，由于試驗頻率較高（一般在150Hz以上），局放檢測設(shè)備與交流耐壓設(shè)備的距離較遠(yuǎn)，所以相位同步功能不容易實現(xiàn)。該文應(yīng)用了一種基于廣播調(diào)頻方式實現(xiàn)局放檢測時相位同步的方法，將交流耐壓設(shè)備中的頻率和相位信號在分壓電容器上進行采集，與高頻載波信號進行合成后，由調(diào)頻信號發(fā)射模塊發(fā)出信號；調(diào)頻信號接收模塊接收到信號后經(jīng)過釋波、信號放大和信號處理，最終將頻率和相位信號傳輸給局放檢測設(shè)備。串諧信號采集器可支持頻率范圍為20～300Hz,電壓范圍為5～220V信號采集，相位偏移度可精確至3°以內(nèi)（時間偏移度在40 μs以內(nèi)）。

4　兩種局放檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用

某110kV GIS變電站出現(xiàn)故障，110kV母線上出現(xiàn)差動保護，為了避免出現(xiàn)安全問題保證電網(wǎng)接下來的運行安全，檢修人員對GIS設(shè)備進行了停電檢測。

4.1交流耐壓時的超高頻局放測量

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，確定是交流耐壓出了問題。但是，在進行交流耐壓測試后，并不能直接確定GIS設(shè)備內(nèi)部細(xì)小的缺陷，對于GIS內(nèi)部的導(dǎo)電接觸不良和內(nèi)部固體絕緣材料出現(xiàn)的缺陷都是無法測量的。在交流耐壓的條件基礎(chǔ)上，同時再進行局部放電檢測，這樣就可以很好地對GIS較小部分進行檢修，也是對交流耐壓的具體補充。

由于不知道GIS設(shè)備出現(xiàn)故障的具體位置，只能進行大范圍的檢測，首先確定一個大致的位置。所以，開始利用超高頻局部放電的檢修方法，其靈敏度比較高，同時檢測范圍更大。研究采用的是DMS便攜式系統(tǒng)，其內(nèi)部是高頻局部放電檢測儀器，然后對整個GIS氣室進行相應(yīng)的檢查。通過檢查在母線氣室的接地閘刀37113-03處放電出現(xiàn)異常，可能存在缺陷。需找來對電力比較專業(yè)的專家，對此處毛刺和空穴實際放電進行科學(xué)的分析。

4.2超聲波局放測量及定位

在已經(jīng)得出GIS設(shè)備出現(xiàn)問題的大致位置的基礎(chǔ)上，再借助超聲波局部放電測量的方法，可以進一步對出現(xiàn)故障的地方進行定位。在SF6的氣體中超聲波的傳播信號會出現(xiàn)很大程度的衰減過程，在檢測的時候如果沒有發(fā)現(xiàn)局部放電信號，要盡可能小距離的檢測，一般選擇20cm為一個單位進行檢測；當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部信號出現(xiàn)明顯變化時，再次縮小檢測的范圍直到最后能夠精確找到出現(xiàn)缺陷的位置。此次檢測中發(fā)現(xiàn)在電源37113-03的接地閘刀西側(cè)120cm處出現(xiàn)了放電現(xiàn)象。

根據(jù)在顯示頻上出現(xiàn)的圖像可以看出，峰值、有效值頻率1和2都接近了峰峰值25mV，在這個時候此處的超聲波信號是最高且最強的。同時，對聲音水平和飛行圖譜的分析可以確定超聲信號放大處。最終確定可能的首要原因是，GIS設(shè)備可能出現(xiàn)接觸不良的問題，還可能出現(xiàn)懸浮電位有放電的可能。

5　GIS解體檢查

根據(jù)以往的經(jīng)驗，通過超高頻和超聲波對GIS局部進行了局部的放電檢測，并且基本上確定了局部出現(xiàn)放電的地點，通過超聲波的診斷方法知道GIS設(shè)備出現(xiàn)局部放電的原因。然后，需要對GIS設(shè)備出現(xiàn)缺陷的位置進行維修。由于GIS內(nèi)部比較復(fù)雜，再加上其內(nèi)部可能有很強的瞬間電壓釋放。所以，需要對GIS設(shè)備進行解體檢查。在解體前現(xiàn)根據(jù)超聲波局放檢測的地點開始進行拆解，即對GIS內(nèi)部的37113-03接地刀閘旁邊的120cm處的封閉母線進行解體檢查。這樣的檢查可清楚地看到GIS內(nèi)部存在的問題，在拆解的過程中發(fā)現(xiàn)C相母線在和另外母線接觸過程中出現(xiàn)了缺陷，可判斷此處就是出現(xiàn)放電的原因，同時也說明了這個GIS設(shè)備在出廠時質(zhì)量存在問題，主要是加工工藝或者是在裝配過程中疏忽大意引起的?？梢钥闯龀跗谶@個位置的缺陷是非常小的，但是由于長期的使用而未進行及時的檢測，導(dǎo)致母線出現(xiàn)的裂縫越來越大，最終出現(xiàn)相線間的放電現(xiàn)象，此時母線為了保護所有的電路，不得不做出自我保護的動作自動報警。從傳回來的圖片中可以清楚地看到母線上出現(xiàn)的裂紋，為了防治在維修后會引起其他的反應(yīng)，工程人員只能對這段母線進行更換。

6　結(jié)語

通過綜合比較應(yīng)用，得到超高頻局放檢測法有著較高的靈敏度，而超聲波局放檢測法可縮小檢測范圍。因此，在局部放電檢測現(xiàn)場中應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用這兩種手法，確定局部放電位置，及時提出解決對策。

參考文獻：

［1］王萬寶，李永寧，周迎新，等.GIS超聲波局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.電氣技術(shù)，2012（2）：49-52.

［2］黃興泉，張欲曉，付海金.運行GIS設(shè)備的局部放電檢測技術(shù)及其應(yīng)用［J］.河南電力，2006（3）：23-26.

［3］周義博.超高頻法GIS局部放電在線檢測與定位技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用［J］.華南理工大學(xué)，2010：71-72..

［4］王科.GIS中局部放電絕緣缺陷綜合檢測診斷技術(shù)分析及應(yīng)用［J］.高壓電器，2013（9）：55-62.

中圖分類號：TM835

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0043-03

收稿日期：2015-12-26

作者簡介：張榮偉（1982-），男，工程師，研究方向：繼電維護。

Integrated Detection Technology of GIS PD

Zhang RongweiSun BaofaDou Shuliang
（Ningbo Electric Power Transmission and Substation Construction Co.Ltd.,Ningbo Zhejiang 315016）

Abstract:With the development of science and technology,the progress of technology,especially the progress of electronic technology,maintenance monitoring equipment has been used in many electronic instruments related.Now GIS system is being used more and more widely in power.This paper mainly introduced the principle of GIS PD UHF and ultrasonic partial discharge monitoring technology.At the same time,to compare these two techniques,through the comprehensive utilization of both sides of the source location of PD characteristics and diagnosis of discharge type substation GIS.

Keywords:GIS;PD synthesis;detection technology