基于聲電診斷技術(shù)的組合電器氣室放電分析

何 杰，和文平，李 棟

（國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司，山西長治 046000）

基于聲電診斷技術(shù)的組合電器氣室放電分析

何 杰，和文平，李 棟

（國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司，山西長治 046000）

針對某組合電器變電站220 k V隔離開關(guān)氣室內(nèi)部放電現(xiàn)象，對其開展了SF6氣體微水、成分、特高頻局部放電等跟蹤帶電檢測，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析，采用高頻示波器和超聲波局部放電等檢測技術(shù)對放電部位進(jìn)行了精確定位，利用局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行輔助分析判斷。經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)放電原因?yàn)榫€路側(cè)隔離開關(guān)氣室C相動(dòng)觸頭傳動(dòng)銷與夾叉連接處接觸不良產(chǎn)生的懸浮電位放電，放電類型、放電位置與前期帶電檢測定性、定位分析結(jié)果相吻合。經(jīng)更換受損部件并恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行，跟蹤進(jìn)行特高頻局部放電、氣體成分等復(fù)診檢測，顯示放電現(xiàn)象消失，缺陷成功處理。

氣體絕緣組合電器設(shè)備；隔離開關(guān)；特高頻局部放電；超聲波局部放電；在線監(jiān)測；懸浮電位；等電位

1 組合電器設(shè)備異常情況

2014年10月12日，檢修人員在對220 kV某站專業(yè)化巡檢中，聽到220 kV 2085間隔C相有異常聲響。及時(shí)組織狀態(tài)檢測人員對該間隔開展SF6氣體微水、成分、特高頻局部放電等全方位帶電檢測，利用聽針確定存在異常聲響的氣室為2085-1隔離開關(guān)氣室，并采用高頻示波器和超聲波局部放電等檢測技術(shù)對放電部位進(jìn)行精確定位診斷。該間隔設(shè)備2014年7月20日投產(chǎn)，設(shè)備型號(hào)為ZF6A-252-DS，運(yùn)行時(shí)間72 d，投運(yùn)后未進(jìn)行過停電操作。

2 故障設(shè)備狀態(tài)檢測

2.1 帶電檢測

發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象后，狀態(tài)檢測人員到現(xiàn)場對該間隔設(shè)備進(jìn)行了跟蹤帶電測試，主要檢測項(xiàng)目為氣體成分檢測、特高頻局部放電檢測、高頻示波器檢測、超聲波局部放電定位檢測[1]。

2.1.1 氣體成分檢測情況

2014年10月，對2085間隔各氣室分別進(jìn)行了4次氣體成分檢測，其他氣室檢測結(jié)果均正常，2085-1隔離開關(guān)氣室檢測結(jié)果如表1所示，檢測結(jié)果顯示氣體中存在較高成分的SO2，并伴隨有少量的H2S，含量未明顯的突變或增長，初步判斷該氣室內(nèi)發(fā)生局部放電導(dǎo)致了氣體分解。

表1 2085-1隔離開關(guān)氣室SF6氣體檢測

2.1.2 特高頻局部放電檢測

利用便攜式特高頻局部放電儀于10月13日對2085間隔各盆式絕緣子進(jìn)行了特高頻局部放電檢測[2-3]，絕緣盆子檢測順序如圖1所示，所測盆式絕緣子均發(fā)現(xiàn)局部放電特征明顯的放電圖譜[4]，特征圖譜顯示：A相3號(hào)、4號(hào)盆式絕緣子檢測到幅值較大的局部放電信號(hào)，B、C相盆式絕緣子均能檢測到特征相同的局部放電信號(hào)，由于距離較遠(yuǎn)，信號(hào)發(fā)生衰減，放電幅值有明顯降低[5]，該放電信號(hào)疑似懸浮電位放電，放電位置應(yīng)位于2085-1隔離開關(guān)氣室。

圖1 2085間隔C相盆式絕緣子檢測順序

2.1.3 高頻示波器檢測

利用特高頻傳感器，經(jīng)過放大增益為30 dB的放大器，接入高頻數(shù)字示波器檢測氣室內(nèi)部的放電信號(hào)，在每個(gè)盆式絕緣子均檢測到幅值不等的放電信號(hào)，各盆幅值如表2所示。

表2 各測點(diǎn)特高頻檢測信號(hào)幅值m V

由表2的高頻信號(hào)幅值數(shù)據(jù)分析，檢測到特高頻信號(hào)幅值最大的點(diǎn)位于2085-1隔離開關(guān)C相氣室4號(hào)盆式絕緣子。

2.1.4 超聲波局部放電定位檢測

令人不解的是，丁韙良及同時(shí)代的其他中外譯者更傾向于選擇意譯詞處理國際法著作中包含的大量近現(xiàn)代政法制度方面的概念，例如與當(dāng)時(shí)英國官制相關(guān)的名詞包括“管國帑大臣”“持璽大臣”“戶部大臣”“兵部大臣”“內(nèi)國務(wù)宰相”“外國務(wù)宰相”等。

利用超聲波局部放電檢測儀沿著2085-1隔離開關(guān)氣室依照“上—中—下”的檢測順序進(jìn)行檢測，檢測到超聲信號(hào)最大部位的有效值為6 mV，周期峰值為15mV，位于2085-1隔離開關(guān)動(dòng)觸頭連桿夾叉與傳動(dòng)銷連接處。

2.2 局部放電在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

該站安裝了氣體絕緣組合電器設(shè)備GIS（Gas Insulated Switchgear)局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)[6]，2085間隔裝設(shè)高頻傳感器2個(gè)，分別安裝在東、西母線隔離開關(guān)B相盆式絕緣子處。對后臺(tái)梯度告警數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，顯示初次放電發(fā)生在8月10日（投運(yùn)后20 d），最后放電發(fā)生在11月5日停電處理前，期間共有337次梯度告警，11月6日恢復(fù)運(yùn)行后，無放電告警信息，在線監(jiān)測系統(tǒng)成功地監(jiān)測并統(tǒng)計(jì)了GIS內(nèi)部的放電信息。

2.3 檢測結(jié)果綜合分析

綜合帶電檢測結(jié)果，判斷放電點(diǎn)位于2085-1隔離開關(guān)動(dòng)觸頭連桿夾叉與傳動(dòng)銷連接處。與廠家技術(shù)人員進(jìn)行溝通，認(rèn)為放電原因可能為動(dòng)觸頭夾叉彈簧短小，與傳動(dòng)銷接觸不良引起的懸浮放電。

3 故障設(shè)備處理情況

3.1 氣室解體檢查

11月5—6日，對2085-1隔離開關(guān)氣室進(jìn)行了停電吊蓋解體檢查，2085-1隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 2085-1隔離開關(guān)傳動(dòng)部分示意圖

檢查發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭連桿的夾叉與傳動(dòng)銷連接部位附著大量白色粉末，為放電產(chǎn)生的分解產(chǎn)物，將夾叉拆下后發(fā)現(xiàn)放電部位主要集中在下部，共有3處損傷，如圖3所示。

圖3 解體夾叉表面

第2處為接觸彈簧處，與傳動(dòng)銷的接觸面存在約0.2mm深的不規(guī)則壓痕，彈簧損壞，彈力喪失；

第3處為傳動(dòng)銷上側(cè)，夾叉與動(dòng)觸頭連桿接觸面磨損約長寬各5 cm的痕跡，磨痕深度約0.3mm。

傳動(dòng)銷表面布滿分解物，放電部位集中在右側(cè)如圖4所示，圓弧表面有約180°啃傷痕跡，這是由于傳動(dòng)銷與夾叉接觸過緊長期磨合導(dǎo)致的損傷。

圖4 解體傳動(dòng)銷表面

根據(jù)解體檢查結(jié)果，隔離開關(guān)動(dòng)觸頭夾叉與傳動(dòng)銷、傳動(dòng)連桿接觸部位均產(chǎn)生了不同程度的磨損。

3.2 故障部件更換

11月5日18時(shí)，對2085-1隔離開關(guān)氣室進(jìn)行檢查和清潔，調(diào)整動(dòng)觸頭連桿位置，更換了夾叉部件和傳動(dòng)銷，更換完成后，按照抽真空、注氣、分合傳動(dòng)、靜置24 h、電氣試驗(yàn)等流程進(jìn)行處理，均未見異常，送電后，對其進(jìn)行了跟蹤檢查，異響消除。

3.3 消缺后的跟蹤試驗(yàn)

缺陷處理后，試驗(yàn)人員對2085-1隔離開關(guān)氣室進(jìn)行了SF6氣體成分和特高頻局部放電跟蹤測試，檢測結(jié)果顯示：2085—1隔離開關(guān)氣室未發(fā)現(xiàn)SO2和H2S分解物，如表3所示；特高頻局部放電檢測未發(fā)現(xiàn)放電信號(hào)，表明該間隔放電缺陷得到消除。

表3 2085-1隔離開關(guān)氣室SF6氣體檢測

4 故障設(shè)備原因分析

正常情況下，夾叉與傳動(dòng)銷垂直安裝，彈簧頂端應(yīng)與傳動(dòng)銷可靠接觸，使夾叉與動(dòng)觸頭傳動(dòng)桿保持等電位，夾叉經(jīng)傳動(dòng)銷帶動(dòng)動(dòng)觸頭連桿對隔離開關(guān)進(jìn)行分合操作，如圖5所示，經(jīng)現(xiàn)場解體分析，2085-1隔離開關(guān)C相氣室放電的主要原因分析如下。

圖5 2085-1隔離開關(guān)夾叉與傳動(dòng)銷配合示意圖

4.1 彈簧受損分析

出廠裝配工藝不良，根據(jù)傳動(dòng)銷磨損情況，推斷是由于連桿夾叉與傳動(dòng)銷部件裝配位置不正，夾叉安裝較深，如圖6所示，導(dǎo)致彈簧受到嚴(yán)重?cái)D壓，出現(xiàn)變形，彈力缺失，喪失了與傳動(dòng)銷的可靠連接。

圖6 夾叉與傳動(dòng)銷配合正常和異常示意圖

4.2 傳動(dòng)銷和夾叉受損分析

根據(jù)夾插和傳動(dòng)銷磨損情況推測，夾叉與傳動(dòng)銷之間、夾插與動(dòng)觸頭之間發(fā)生過強(qiáng)烈摩損，原因可能為動(dòng)觸頭與靜觸頭在分合閘時(shí)存在位置配合不當(dāng)，使動(dòng)觸頭軸向受力。隔離開關(guān)合閘操作時(shí)，由于裝配部件配合不好，夾叉右側(cè)受很大應(yīng)力，與傳動(dòng)銷產(chǎn)生磨損，夾叉表面與傳動(dòng)桿側(cè)切面也產(chǎn)生了接觸性摩擦。分閘操作時(shí)，夾叉與傳動(dòng)銷回復(fù)到正常位置，夾叉受力較小，故傳動(dòng)銷左側(cè)沒有明顯的損傷痕跡。

4.3 放電原因分析

由于該設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不長，且投運(yùn)后未進(jìn)行操作，結(jié)合拆下來的彈簧部件變形情況，推斷設(shè)備部件受損主要在制造階段頻繁拉合試驗(yàn)產(chǎn)生。在設(shè)備制造或安裝過程中，因材料、制造工藝、安裝工藝控制不嚴(yán)，致使機(jī)構(gòu)零部件裝配公差積累，造成動(dòng)觸頭、靜觸頭位置配合不當(dāng)，致使夾叉和傳動(dòng)銷及動(dòng)觸頭連桿接觸面產(chǎn)生了嚴(yán)重磨損，彈簧發(fā)生了不可恢復(fù)的形變，破壞了原來的等電位連接，出現(xiàn)了懸浮放電現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

利用帶電檢測、在線監(jiān)測等技術(shù)定性、定位處理220 kV某GIS變電站隔離開關(guān)氣室放電缺陷，現(xiàn)場解體檢修證明了前期通過狀態(tài)檢測進(jìn)行的放電原因定性分析準(zhǔn)確、放電位置定位檢測精確，更換受損部件后缺陷消除。本案例對推進(jìn)以帶電檢測為主的狀態(tài)檢修積累了經(jīng)驗(yàn)，一是要結(jié)合專業(yè)化巡檢，扎實(shí)做好設(shè)備帶電檢測，拓展應(yīng)用高頻示波器、超聲波局部放電等檢測技術(shù)，提高設(shè)備故障診斷水平。二是要積累帶電檢測數(shù)據(jù)，做好比對分析。對同類設(shè)備進(jìn)行橫向比對，對同一設(shè)備進(jìn)行縱向比對，對檢修設(shè)備進(jìn)行前后比對，同時(shí)對不同儀器進(jìn)行檢測比對，為定性、定位分析提供數(shù)據(jù)支撐。三是加大GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，提高運(yùn)檢人員分析診斷能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置GIS內(nèi)部放電等異常。通過人工檢測、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析等多種手段，準(zhǔn)確診斷設(shè)備運(yùn)行工況，為檢修策略制定提供準(zhǔn)確依據(jù)。

[1]金佳敏，俞培祥，潘益?zhèn)?，?基于多種檢測手段的GIS故障診斷實(shí)例分析 [J].浙江電力,2013（4）:21-23.

[2]李曉峰，劉振，龐先海，等.特高頻局部放電檢測技術(shù)在GIS設(shè)備上的典型應(yīng)用 [J].高壓電器,2013,49（7）:100-103.

[3]陳昱同，齊振忠，郭麗.超高頻局部放電檢測技術(shù)在GIS狀態(tài)檢修中的應(yīng)用 [J].山西電力,2013（3）:31-33.

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[6]黃鳳萍，劉開貴.超高頻在線監(jiān)測技術(shù)在GIS局部放電檢測中的應(yīng)用 [J].南方電網(wǎng)技術(shù),2013，7（3）:76-80.

Analysis of GISGas Chamber Discharge Based on UHF and Ultrasonic Techniques

HE Jie，HEW enping，LIDong

(State Grid Changzhi Power Supply Com pany of SEPC,Changzhi,Shanxi 046000,China)

In view of internaldischarge in a GISsubstation 220 kV disconnector cabinet,SF6gasmoisture,composition,UHF partial discharge have been detected.The testdata have been qualitatively analyzed.The discharging parthasbeen positioned accurately by using the high frequency oscillograph and ultrasonic detection technique.Auxiliary analysis is done by using partial discharge onlinemonitoring system.Through disassemble analysis,it is found that the reason is floating potential discharge.The discharging type and location are consistentwith the preliminary analysis.The damaged partshavebeen replaced.Discharge phenomenon hasbeen eliminated through UHF partialdischarge.

GIS；isolation switch;UHF partial discharge;ultrasonic partial discharge;onlinemonitoring;floating potential;equal potential

TM592

B

1671-0320（2016）03-0026-04

2015-12-12，

2016-04-19

何 杰 (1983)，男，山西長治人，2009年畢業(yè)于天津理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)維檢修技術(shù);

和文平 (1977)，男，山西呂梁人，2006年畢業(yè)于東北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)維檢修技術(shù);

李 棟 (1987)，女，山西長治人，2010年畢業(yè)于西安理工大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)，助理工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)維檢修技術(shù)。