帶電檢測(cè)技術(shù)在GIS 缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

（河南天通電力有限公司，河南 平頂山 467000）

氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱(chēng) GIS)由于其占地面積小，滅弧能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠、檢修周期長(zhǎng)且不受環(huán)境污染和高海拔影響等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而 GIS 設(shè)備由于在設(shè)計(jì)、裝配、安裝、長(zhǎng)期運(yùn)行等原因，可能出現(xiàn)各種缺陷，其缺陷性質(zhì)大致有放電、過(guò)熱以及振動(dòng)等。如任由這些缺陷發(fā)展，可能會(huì)影響 GIS 設(shè)備的運(yùn)行安全，嚴(yán)重時(shí)造成設(shè)備損壞。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(gè)長(zhǎng)期累積和發(fā)展的過(guò)程，停電試驗(yàn)難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)該類(lèi)潛伏性缺陷。GIS 設(shè)備帶電檢測(cè)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(hào)，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(duì)故障提出預(yù)警，從而可以實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃的安排檢修，減少設(shè)備損壞和事故發(fā)生。

一、概述

（一）帶電檢測(cè)技術(shù)

顧名思義，帶電檢測(cè)技術(shù)就是能夠在不停電的情況下對(duì) GIS 的設(shè)備進(jìn)行檢查，精準(zhǔn)定位缺陷存在的位置，之后確定其損壞的程度，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，幫助工作人員及時(shí)展開(kāi)檢修，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。帶電檢測(cè)技術(shù)的種類(lèi)較多，能夠依照不同的缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)，提高工作效率。

（二）GIS 缺陷檢測(cè)

GIS 設(shè)備是一種運(yùn)用于電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備，其在處理高壓以及特高壓方面相較于其他設(shè)備展現(xiàn)出占地面積小、配置相對(duì)靈活、安全性能高以及維修力度低，等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛運(yùn)用。然而由于其在安裝過(guò)程中以及使用過(guò)程中存在一定的缺陷或者因?yàn)闅怏w介質(zhì)泄露、外部水分進(jìn)入和其它原因引起的絕緣強(qiáng)度降低現(xiàn)象的出現(xiàn)，如果沒(méi)有得到及時(shí)維修就會(huì)造成電力系統(tǒng)的故障，因此及時(shí)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行缺陷檢測(cè)是十分有必要的。

二、GIS 設(shè)備缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)

（一）化學(xué)法

在GIS 設(shè)備中，在電弧放電影響下，部分SF6 氣體會(huì)出現(xiàn)分解現(xiàn)象，主要的降解物是SOF2 與S02 F2。根據(jù)這兩種分解物的濃度差異，可以直接準(zhǔn)確地判斷GSI 設(shè)備內(nèi)部是否放電以及嚴(yán)重程度。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于檢測(cè)結(jié)果不會(huì)受外界電磁影響。雖然化學(xué)法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電情況的檢測(cè)，但也存在一定的不足之處，例如短脈沖放電無(wú)法形成足夠的分解物，導(dǎo)致判斷結(jié)果不準(zhǔn)確，SF6 氣體泄漏會(huì)影響檢測(cè)的結(jié)果。

（二）超聲波法

GIS 設(shè)備內(nèi)部缺陷會(huì)造成一定的聲波，主要是橫波、縱波及表面波。在腔體外壁傳播的聲波除了縱波外，還包括橫波，利用超聲波傳感器接收缺陷所形成的振動(dòng)信號(hào)，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS 設(shè)備內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，因?yàn)槿毕莸穆暡ㄅc金屬撞擊會(huì)呈現(xiàn)出不同的機(jī)械頻率。超聲波法的優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)結(jié)果不會(huì)受電氣因素的影響，但是不足之處在于現(xiàn)場(chǎng)存在許多其他聲源，檢測(cè)精度可靠性比較低。

（三）紅外成像檢測(cè)技術(shù)

任何物體因?yàn)樽陨淼姆肿舆\(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，會(huì)持續(xù)性地向外界輻射紅外熱能，在物體表面會(huì)形成帶有一定溫度的場(chǎng)環(huán)境，即熱像。紅外檢測(cè)技術(shù)的原理是對(duì)設(shè)備表面的紅外輻射能量進(jìn)行檢測(cè)分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的判斷，并可以準(zhǔn)確判斷出哪一個(gè)設(shè)備發(fā)生了故障。

（四）特高頻檢測(cè)法

GIS 設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部充滿(mǎn)高壓SF6 氣體，其絕緣強(qiáng)度與擊穿強(qiáng)度都比較高，在缺陷存在小范圍內(nèi)時(shí)，氣體擊穿的過(guò)程會(huì)相當(dāng)快，從而形成比較陡的脈沖電流。在對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)頻率可以高達(dá)吉赫茲級(jí)，同時(shí)脈沖會(huì)向四周輻射出特高頻率的電磁波，通過(guò)GIS 設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)同軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播，利用同軸波導(dǎo)原理可以實(shí)現(xiàn)特高頻信號(hào)的檢測(cè)。GIS 設(shè)備中波導(dǎo)壁屬于非理想性的導(dǎo)體，電磁波在GIS 設(shè)備傳播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)功率衰減，電磁波的振幅會(huì)隨著傳播方向逐漸減小，從而形成波的衰減。此衰減量相對(duì)于信號(hào)在絕緣子位置因反射所導(dǎo)致的能量損耗更低，有研究發(fā)現(xiàn)，1GHz 電磁波在直徑0.5m 的GIS 設(shè)備中傳播衰竭只有5db／km，所以在波導(dǎo)理論中可以不考慮衰減問(wèn)題。GIS 特高頻檢測(cè)中主要存在以下干擾形式：移動(dòng)通信和雷達(dá)等無(wú)線電；變電站架空線上尖端放電；變電站高電壓環(huán)境中存在的浮電位體放電；照明、風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備中存在的電氣接觸不良產(chǎn)生的放電；開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的短時(shí)放電。干擾的抑制方法主要有：濾波，對(duì)于變電站中常見(jiàn)的電暈放電干擾(主要是200 MHz 以下頻段)和移動(dòng)通信等確定頻段的干擾信號(hào)，可以通過(guò)濾波的方法進(jìn)行有效抑制；屏蔽，干擾信號(hào)主要來(lái)自于GIS 外部，對(duì)盤(pán)式絕緣子法蘭進(jìn)行屏蔽可減輕對(duì)內(nèi)置傳感器的干擾，對(duì)于外置式傳感器也需要增加盆式絕緣子非耦合區(qū)域的屏蔽，以減小外部干擾的影響。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，特高頻檢測(cè)具有檢測(cè)靈敏高和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于發(fā)電廠和變電站現(xiàn)場(chǎng)條件下的GIS 局部放電測(cè)量。在GIS 設(shè)備缺陷帶電檢測(cè)技術(shù)中，特高頻檢測(cè)方式優(yōu)勢(shì)突出，但也存在一定的缺陷和技術(shù)性問(wèn)題：國(guó)外常會(huì)在GIS 出廠之前將特高頻傳感器放置在設(shè)備內(nèi)部，檢測(cè)效果比較理想，可以應(yīng)用在長(zhǎng)期檢測(cè)項(xiàng)目中，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家都不具備此條件，一般會(huì)將特高頻傳感器放在盆式絕緣子上進(jìn)行缺陷檢測(cè)，在不具備良好屏蔽措施的條件下，檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到外界影響，同時(shí)也不利于長(zhǎng)期性、固定性的檢測(cè)；缺陷存在的位置不同，放電類(lèi)型和放電量也存在差異，是否可以通過(guò)特高頻方式實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部放電形式的準(zhǔn)確判斷是關(guān)鍵的問(wèn)題；有許多研究發(fā)現(xiàn)，特高頻方式當(dāng)前并不能明確GIS 設(shè)備內(nèi)部的放電量情況，而放電量是設(shè)備絕緣損壞程度是否嚴(yán)重的主要標(biāo)準(zhǔn)，該問(wèn)題有待解決。

在GIS 設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，必須高度重視帶電檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，及時(shí)識(shí)別放電類(lèi)型以及可能導(dǎo)致的故障問(wèn)題，準(zhǔn)確判斷故障部位，以及時(shí)進(jìn)行預(yù)防，從而提高GIS 設(shè)備的可靠性。