特高頻檢測技術(shù)在GIS 中的實(shí)際應(yīng)用

朱光 翟晨宇

摘要：本文依據(jù)現(xiàn)有GIS設(shè)備局部放電帶電檢測技術(shù)方法，針對性的論述特高頻檢測技術(shù)在GIS局放檢測中的應(yīng)用。從特高頻檢測技術(shù)在GIS帶電測試中的檢測基本原理出發(fā)，結(jié)合不同局部放電缺陷類型在GIS設(shè)備中產(chǎn)生脈沖特征量的不同，分析并判斷GIS內(nèi)部發(fā)生放電時(shí)可能局部放電缺陷類型。此外，結(jié)合時(shí)差定位法，對GIS設(shè)備中產(chǎn)生的局部放電源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為精確檢修提供可靠的保證。

關(guān)鍵詞：GIS;局部放電;特高頻;故障診斷

1、特高頻檢測技術(shù)

特高頻法檢測技術(shù)主要是通過檢測電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)的電流脈沖激勵(lì)的頻率高達(dá)數(shù)吉赫茲的電磁波信號來實(shí)現(xiàn)局部放電檢測。特高頻檢測法因其檢測頻段高（通常為300-3000MHz），抗干擾能力強(qiáng)、檢測靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于GIS設(shè)備的局部放電類型的檢測、定位和故障類型識別。

2放電缺陷類型識別與診斷

（1）絕緣內(nèi)部空穴或沿面放電缺陷

該類缺陷主要由設(shè)備絕緣內(nèi)部存在空穴、裂紋、絕緣表面污穢等引起的設(shè)備內(nèi)部非貫穿性放電現(xiàn)象，該類缺陷與工頻電場具有明顯的相關(guān)性，是引起設(shè)備絕緣擊穿的主要威脅。該類放電具有放電次數(shù)少、周期重復(fù)性底，放點(diǎn)幅值比較分散，但放電相位較穩(wěn)定，放電時(shí)間間隔不穩(wěn)定，無明顯極性效應(yīng)。

（2）懸浮電位放電缺陷

懸浮電位放電是指設(shè)備內(nèi)部某一金屬部件與導(dǎo)體（或接地體）失去電位連接，存在一較小間隙，從而產(chǎn)生的接觸不良放電。通常在產(chǎn)生懸浮電位放電時(shí)，懸浮部件往往伴隨著振動(dòng)，因此也可分為可變間隙的懸浮放電和固定間隙的懸浮放電。該類放電具有放電脈沖幅值穩(wěn)定，且相鄰放電時(shí)間間隔基本一致，當(dāng)懸浮金屬體不對稱時(shí)，正負(fù)半波檢測信號有極性差異。

（3）電暈放電缺陷

該類缺陷主要由設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體毛刺、外殼毛刺等引起，是氣體中極不均勻電場所特有的一種放電現(xiàn)象。該類缺陷較小時(shí)，往往會(huì)被逐漸燒蝕，對設(shè)備的危害較小，但在過電壓作用下仍就會(huì)存在設(shè)備擊穿隱患，應(yīng)根據(jù)信號幅值大小予以關(guān)注。該類放電具有放電次數(shù)少，放點(diǎn)幅值分散性小，時(shí)間間隔均勻，放電的極性效應(yīng)非常明顯。

（4）自由金屬微粒放電缺陷

該類缺陷主要由設(shè)備安裝過程或開關(guān)動(dòng)作過程產(chǎn)生的金屬碎屑引起，隨著內(nèi)部電場的周期性變化，該類金屬微粒表現(xiàn)為隨機(jī)性移動(dòng)或跳動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)微粒在高壓導(dǎo)體與低壓外殼之間跳動(dòng)幅值加大時(shí)，則存在設(shè)備擊穿危險(xiǎn)。該類放電具有放電幅值分布較廣，放電時(shí)間間隔不穩(wěn)定，極性效應(yīng)不應(yīng)明顯，在整個(gè)工頻周期相位均有放電信號分布。

綜上所述，基于不同放電類型產(chǎn)生不同的放電脈沖特征，應(yīng)結(jié)合對應(yīng)的典型放電特征圖譜（常用為PRPD、PRPS）進(jìn)行判定，從而診斷出正確的放電類型。

3特高頻檢測技術(shù)在GIS中的實(shí)際應(yīng)用

3.1現(xiàn)場檢測

基于特高頻檢測技術(shù)原理，2018年9月，檢測人員對某1000kV特高壓站1000kV GIS T0432C相刀閘檢測出異常信號。PD74i在1000kV GIS T0432C相刀閘處檢測出典型的局放信號，信號幅值最大為-30.4dbm，為典型的絕緣異常信號。局放信號特征符合絕緣缺陷特征。T0432 C相刀閘內(nèi)置傳感器具體檢測圖譜如圖a所示，T0332C相刀閘內(nèi)置傳感器具體檢測圖譜如圖b所示。

現(xiàn)場檢測人員使用PD71局放診斷與定位儀對T0432 C相刀閘和T0332 C相刀閘內(nèi)置特高頻傳感器進(jìn)行時(shí)差定位，CH1通道連接T0432C相刀閘處內(nèi)置特高頻傳感器，CH2通道連接T0332 C相刀閘內(nèi)置特高頻傳感器。

3.2放電源定位

利用PD71特高頻進(jìn)行時(shí)差定位，對放電源位置進(jìn)行定位，CH1通道連接T0432C相刀閘處內(nèi)置特高頻傳感器，CH2通道連接T0332 C相刀閘內(nèi)置特高頻傳感器，兩傳感器距離9.95米，自動(dòng)定位結(jié)果顯示放電源位于距CH1通道傳感器3.2米附近，如圖c所示。

根據(jù)差定位結(jié)果，結(jié)合對GIS T0432 C相刀閘結(jié)構(gòu)分析，判斷該絕緣缺陷位于T0432 C相刀閘盆式絕緣子或者T0432 C相刀閘支撐絕緣筒上。

3.3缺陷處理

2018年10月23日，監(jiān)督T0432隔離開關(guān)C相氣室局放的重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)投入運(yùn)行，隨即監(jiān)測到-52dBm左右的放電信號。10月23日至12月1日，放電幅值一直在-52～-42dBm上下浮動(dòng)，趨勢未見明顯增長。

2019年4月份對T0432刀閘解體，在低位盆子處（與盆子連接側(cè)）導(dǎo)體下方外表面處發(fā)現(xiàn)了一片黑色痕跡并在導(dǎo)向環(huán)對應(yīng)位置發(fā)現(xiàn)了一處缺口，如圖d所示。

導(dǎo)向環(huán)上的缺口可能導(dǎo)致了缺口附近的電場發(fā)生畸變，從而在運(yùn)行中對其包裹部位的導(dǎo)體進(jìn)行放電，局部放電量較小，僅將對側(cè)金屬部位燒黑，而導(dǎo)向環(huán)側(cè)并未觀察到放電痕跡。因?qū)w上的疑似放電點(diǎn)位置正好處于導(dǎo)向環(huán)的邊緣，因此在溫度降低時(shí)因熱脹冷縮的原因，導(dǎo)體與導(dǎo)向環(huán)之間的相對位置發(fā)生變化，電場強(qiáng)度及局部放電情況隨之變化，這與現(xiàn)場測得的局放強(qiáng)度隨著溫度變化的試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

3、總結(jié)

本文介紹了現(xiàn)有常用GIS設(shè)備局部放電帶電檢測的方法，詳細(xì)介紹了特高頻檢測技術(shù)在GIS局部放電帶電檢測中的應(yīng)用，分析了不同類型局放具有的信號特征，以利于不同類型局放缺陷的識別。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際檢測應(yīng)用，對檢測結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步分析，得出被測GIS設(shè)備某氣室中存在著疑似懸浮電位放電。特高頻檢測技術(shù)在GIS設(shè)備局放中的應(yīng)用，具有快速、準(zhǔn)確、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，逐步占據(jù)了GIS局放帶電檢測的主導(dǎo)地位，對提高GIS設(shè)備可靠運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)而重要的意義。

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