GIS設(shè)備缺陷分析及檢測技術(shù)研究

紀(jì)舜堯

國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司物資分公司

GIS設(shè)備缺陷分析及檢測技術(shù)研究

紀(jì)舜堯

國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司物資分公司

所謂GIS設(shè)備實(shí)際上就是一種封閉形式的組合電器，該種電器裝置最早出現(xiàn)在我國1965年。新時期我國電力行業(yè)的發(fā)展與成長較為迅速，對節(jié)約占地成本、電氣性能以及電氣設(shè)備等方面的參數(shù)要求不斷提高，因而GIS設(shè)備的應(yīng)用也呈現(xiàn)出較高的優(yōu)勢特點(diǎn)。如今我國不同電壓等級的輸變電工程中廣泛應(yīng)用到了GIS設(shè)備，在應(yīng)用過程中要求較高的安裝控制工藝水平，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝比較緊湊，因而很難發(fā)現(xiàn)一些缺陷與隱患問題，加劇了GIS設(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行中的風(fēng)險。本文針對GIS設(shè)備缺陷分析及檢測技術(shù)進(jìn)行分析研究。

GIS；設(shè)備缺陷分析；檢測技術(shù)

引言

GIS設(shè)備停電試驗(yàn)雖然能夠發(fā)現(xiàn)部分缺陷，但停電試驗(yàn)電壓較低，難以反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的真實(shí)狀況；并且高壓設(shè)備的絕緣劣化是一個長期累積和發(fā)展的過程，停電試驗(yàn)難以及時發(fā)現(xiàn)該類潛伏性缺陷。GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)能夠在不停電的情況下，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部局部放電及其它缺陷信號，判斷GIS內(nèi)部缺陷信息及其嚴(yán)重程度，實(shí)現(xiàn)缺陷的精確定位，對故障提出預(yù)警，從而可以實(shí)現(xiàn)有計劃的安排檢修，減少設(shè)備損壞和事故發(fā)生。

1 GIS設(shè)備故障類型

1.1 SF6氣體泄漏故障

SF6氣體對于GIS設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要，一旦發(fā)生SF6氣體的泄漏，就必然會導(dǎo)致GIS設(shè)備出現(xiàn)故障而無法正常的工作，進(jìn)而會對整個電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大的負(fù)面影響。GIS設(shè)備發(fā)生SF6氣體泄漏故障的原因主要有兩個方面，一是GIS設(shè)備的材料、加工、裝配以及設(shè)計等環(huán)節(jié)存在著缺陷，二是密封材料由于長期使用而出現(xiàn)老化和破損的情況，從而導(dǎo)致SF6氣體出現(xiàn)了泄漏。為了預(yù)防SF6氣體泄漏故障，供電企業(yè)應(yīng)高度重視對GIS設(shè)備材料質(zhì)量的監(jiān)測，并且還應(yīng)保證加工、裝配與設(shè)計環(huán)節(jié)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時還應(yīng)定期檢查GIS設(shè)備的密封性能，一旦發(fā)生泄漏的情況就應(yīng)及時進(jìn)行維修或者是更換。

1.2 GIS設(shè)備開關(guān)出現(xiàn)故障

GIS設(shè)備出現(xiàn)的開關(guān)故障也會影響到整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而造成GIS設(shè)備開關(guān)故障的主要原因?yàn)閿嗦菲?、?fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)或接地開關(guān)等元件在實(shí)際的運(yùn)行過程中受到影響而無法正常運(yùn)行，同時還可能出現(xiàn)動、靜觸頭接觸不良的情況，這也會導(dǎo)致GIS設(shè)備出現(xiàn)開關(guān)故障。

1.3 GIS設(shè)備內(nèi)部放電故障

GIS設(shè)備內(nèi)部放電故障影響的范圍較大，并且也會增加整個GIS設(shè)備故障排除工作的難度，進(jìn)而會降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。GIS設(shè)備內(nèi)部放電故障中破壞最為明顯的就是電暈放電，這主要是因?yàn)槠涑霈F(xiàn)的頻率較高，電暈放電具體是指氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電。GIS設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)電暈放電將會對整個設(shè)備的絕緣性能造成巨大的破壞，這主要是因?yàn)殡姇灧烹姷目臻g電荷在一定條件下會提高間隙擊穿的強(qiáng)度，同時GIS設(shè)備內(nèi)部的微小異物、毛刺等物質(zhì)較多，這就會導(dǎo)致設(shè)備的絕緣強(qiáng)度大幅度降低，一般情況下GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)生電暈放電的原因主要是因?yàn)橹谱鞴に嚿系娜毕?，因此必須引起供電企業(yè)的高度重視。

2 檢測技術(shù)

2.1 超聲波法

超聲波法通過對GIS腔體外壁安裝超聲波傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超聲波信號。超聲波傳感器與電力設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，抗電磁干擾能力較強(qiáng)但容易受到機(jī)械干擾。相比特高頻法，超聲波法的測量位置不受盆子限制，測量方案靈活多變。但超聲波法存在以下問題：信號的有效范圍較小，現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)表明每隔0.5m～1m需要布置一個測量點(diǎn);操作不便，外置式超聲傳感器需要通過粘結(jié)劑貼在殼體表面。

超聲波法對局部放電源定位的方法分幅值法和時差法兩種。幅值法是根據(jù)超聲波信號的衰減特性，利用其峰值或有效值的大小定位，一般離信號源越近，信號越大。但由于波的擴(kuò)散、反射和熱傳導(dǎo)均可造成衰減，且超聲波在不同媒介中傳播的衰減強(qiáng)弱不同，該方法只可實(shí)現(xiàn)初步定位。時差法是根據(jù)傳感器的空間坐標(biāo)和超聲傳感器到達(dá)傳感器的時差，通過聯(lián)立球面方程或雙曲面方程計算空間坐標(biāo)。

2.2 聲電聯(lián)合檢測法

聲電聯(lián)合檢測法同時對局部放電源產(chǎn)生的超聲信號和特高頻信號進(jìn)行檢測。如表1所示，利用兩者互補(bǔ)的特性，使其相比于單一超聲法和特高頻法有更強(qiáng)的抗干擾能力，并能提高定位精度。該

方法首先利用特高頻法有效測量范圍大的特點(diǎn)，高效率的對GIS間隔整體狀況進(jìn)行巡檢。對存在疑似信號的區(qū)域再采用特高頻法和超聲法聯(lián)合進(jìn)行定位分析。根據(jù)GIS的同軸結(jié)構(gòu)，利用了平分面法確定放電點(diǎn)所在平面。由于電磁波信號的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于超聲信號的速度，以特高頻信號作為基準(zhǔn)，超聲信號對基準(zhǔn)的延遲時間乘以超聲信號在介質(zhì)中的傳播速度即為超聲傳感器與放電點(diǎn)間的直線距離。以此實(shí)現(xiàn)了放電點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。

2.3 超高頻法

超高頻法通過檢測放電產(chǎn)生的電磁波來診斷設(shè)備絕緣缺陷，其選取的頻帶主要分布在300MHz～3GHz。GIS為同軸腔體結(jié)構(gòu)，其固有頻率主要分布在300MHz～500MHz，小于其固有頻率的電磁波在傳播時會明顯衰減，大于其固有頻率的電磁波則衰減較少，因此采用超高頻法檢測GIS內(nèi)局部放電具有較高的靈敏度。

2.4 紅外熱像檢測技術(shù)

任何物體由于其自身分子的運(yùn)動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場，俗稱“熱像”。電力設(shè)備故障發(fā)熱時也會發(fā)射紅外線，并形成熱像。紅外熱像檢測技術(shù)是通過吸收這種紅外輻射能量，測出電力設(shè)備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱。

結(jié)束語

GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測需要結(jié)合多種帶電檢測技術(shù)來完成，比如在對GIS設(shè)備運(yùn)行問題進(jìn)行檢測的時候可以采用超聲波以及超高頻局放檢測技術(shù)，這兩中檢測技術(shù)具有較高的互補(bǔ)適用性，因此結(jié)合數(shù)據(jù)分析與綜合帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用可以得到更為準(zhǔn)確并科學(xué)的檢測結(jié)果。新形勢下還要繼續(xù)GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中研究帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，以便提高GIS設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠與穩(wěn)定。

[1] 陳敏，陳雋，劉常穎，等.GIS超聲波、超高頻局部放電檢測方法適用性研究與現(xiàn)場應(yīng)用[J].高壓電器，2015，51(8)：186-191.

[2]孫曙光，陸儉國，俞慧忠，等.基于超高頻法的典型GIS局部放電檢測[J].高壓電器，2012，48(4)：7-12.