GIS特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場測(cè)試

張弄韜，孫傲陽，彭晶

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650011）

0 前言

GΙS設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生,維修起來比普通一次設(shè)備更為復(fù)雜,需要的時(shí)間也長,目前國內(nèi)GΙS局放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要采用超高頻檢測(cè)法[1]。為提高GΙS設(shè)備局部放電故障檢測(cè)率，在GΙS設(shè)備上安裝了特高頻局部放電在線檢測(cè)儀。以下論述特高頻局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬驗(yàn)證以及現(xiàn)場對(duì)安裝在110 kV變電站的特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)能力開展現(xiàn)場測(cè)試。

1 局放監(jiān)視系統(tǒng)的測(cè)試

1.1 特高頻檢測(cè)原理

局部放電是絕緣體在電場中因局部范圍內(nèi)發(fā)生電場畸形、場強(qiáng)集中導(dǎo)致的放電或擊穿的一種脈沖放電形式，同時(shí)伴隨著電磁輻射、電脈沖、超聲波、光等現(xiàn)象。特高頻就是采集其中物理量的測(cè)量方法[2]。

局部放電產(chǎn)生的時(shí)候，放電脈沖的快速上升前沿包含頻率高達(dá)1 GHz的電磁波，應(yīng)為GΙS氣室的共振作用，進(jìn)而形成多種模式的特高頻諧振電磁波[3]。電磁波信號(hào)從盆式絕緣子泄漏出來，通過特高頻傳感器，拾取泄漏出來的高頻電磁波信號(hào)來測(cè)量局部放電信號(hào)并用儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析[4-5]。

特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場測(cè)試主要采用可變模擬信號(hào)注入的方式進(jìn)行。通過產(chǎn)生具有特定特征的特高頻信號(hào)，并將該特高頻信號(hào)注入GΙS內(nèi)部，通過對(duì)比注入的特高頻信號(hào)特征與安裝在該GΙS上的特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的PRPS譜圖特征，對(duì)被測(cè)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。

可變模擬信號(hào)注入的測(cè)評(píng)方法，其核心在于歸納傳感器檢測(cè)輸出的是序列化的電壓脈沖[6]。具體來說，在現(xiàn)場使用ns陡脈沖發(fā)生器產(chǎn)生特高頻信號(hào)，并通過高頻電纜傳輸，經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射。將發(fā)射天線對(duì)準(zhǔn)被測(cè)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器附近的GΙS盆式絕緣子（若該盆式絕緣子無金屬屏蔽環(huán)，則特高頻信號(hào)可順利通過盆式絕緣子注入GΙS內(nèi)部。若該盆式絕緣子有金屬屏蔽環(huán)，則特高頻信號(hào)會(huì)被金屬屏蔽環(huán)所屏蔽，但考慮到金屬屏蔽環(huán)上留有澆注口，故特高頻信號(hào)可通過澆注口注入GΙS內(nèi)部。但是要注意，有的帶金屬屏蔽環(huán)的GΙS盆式絕緣子澆注口上安裝有金屬片，測(cè)評(píng)時(shí)，可咨詢廠家意見，將該金屬片拆除）。對(duì)比ns陡脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的特高頻信號(hào)特征與特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的PRPS譜圖特征，對(duì)被測(cè)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。

圖1 測(cè)評(píng)方法

1.2 測(cè)試儀器

1）ns陡脈沖發(fā)生器。該發(fā)生器的輸出電壓范圍為0. 5 V～200 V，輸出波形上升沿不大于1 ns，脈寬24 ns，半峰值時(shí)間5 ns。

2）使用特高頻天線作為特高頻信號(hào)發(fā)射天線。該天線在工作頻帶內(nèi)（300-1 500 MHz）的平均等效高度為13.52 mm。

3）示波器。本次測(cè)評(píng)使用的示波器型號(hào)為DPO7254C，用于對(duì)ns陡脈沖發(fā)生器的輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視。

圖2 脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號(hào)

1.3 測(cè)試方法

使用ns陡脈沖發(fā)生器輸出脈沖序列間隔頻率（脈沖序列間隔頻率=1/脈沖序列間隔時(shí)間）為51 Hz的特高頻信號(hào)，該特高頻信號(hào)的特征是在PRPS譜圖呈現(xiàn)出特殊的斜線狀譜圖。將該特高頻信號(hào)通過發(fā)射天線注入GΙS內(nèi)部并被被測(cè)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所檢測(cè)到，通過觀察被測(cè)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其能否有效檢測(cè)到特高頻信號(hào)并正確顯示斜線狀PRPS譜圖，以便對(duì)其檢測(cè)能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。

脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號(hào)PRPS譜圖如2所示。

2 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

為了驗(yàn)證測(cè)評(píng)方案的可行性，在實(shí)驗(yàn)室，對(duì)DMS生產(chǎn)的特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)評(píng)。

試驗(yàn)平臺(tái)是一220 kVGΙS試驗(yàn)段。該試驗(yàn)段包括氣體試驗(yàn)變壓器氣室、套管氣室、隔離開關(guān)氣室、接地開關(guān)氣室、模擬放電氣室等組成。該特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在GΙS不同位置布置有3個(gè)特高頻傳感器，通過在最左側(cè)氣室盆式絕緣子處注入脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號(hào)，對(duì)該特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其檢測(cè)能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。

圖3 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

DMS特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)評(píng)結(jié)果如下圖所示。從下圖可以看出，該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效檢測(cè)到特高頻信號(hào)并正確顯示斜線狀PRPS譜圖。

圖4 D8MS特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)評(píng)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證結(jié)果表明，該測(cè)評(píng)方案可有效測(cè)評(píng)特高頻局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 現(xiàn)場測(cè)試

帶著實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的方法，開展了多個(gè)變電站的測(cè)試工作，以某變電站110 kV為例。 以測(cè)試結(jié)果來看目前其運(yùn)用效果并不理想，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)情況。原因主要如下：

1）部分傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)識(shí)別度、靈敏度較低，且傳感器配置無法全覆蓋監(jiān)測(cè)[7]。

2）安裝調(diào)試過程不夠嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，信息傳輸或監(jiān)測(cè)軟件無法正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器質(zhì)量低，使用壽命周期太短。

4 結(jié)束語

GΙS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示設(shè)備內(nèi)部的局部放電;局部放電事件記錄以及回放；可進(jìn)行局部放電故障源定位；局部放電波形測(cè)量、分析、顯示和趨勢(shì)分析；局部放電缺陷類型自動(dòng)識(shí)別。[5]現(xiàn)場設(shè)備需要進(jìn)一步的完善系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行靈敏監(jiān)測(cè)的要求。對(duì)現(xiàn)場測(cè)評(píng)來說，最重要的儀器就是ns陡脈沖發(fā)生器和發(fā)射天線，為了實(shí)現(xiàn)測(cè)評(píng)結(jié)果的可重現(xiàn)，達(dá)到測(cè)評(píng)方法的標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)對(duì)上述儀器的參數(shù)進(jìn)行規(guī)定；交接試驗(yàn)時(shí)，可考慮使用測(cè)評(píng)儀器注入信號(hào)，檢測(cè)每個(gè)通道的幅值。之后每次例行試驗(yàn)均記錄幅值，比較幅值差異，幅值差異不得大于10%。關(guān)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收：目前在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收確實(shí)缺乏相關(guān)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)支持，在完善相關(guān)測(cè)評(píng)技術(shù)手段的同時(shí)，還要考慮相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度的建章立制。