GIS設(shè)備局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用研究

關(guān) 琳

（青海省電力公司檢修公司，青海西寧 810021）

0 引言

開關(guān)柜是配電網(wǎng)中非常重要的設(shè)備，在開關(guān)柜中配備的一次設(shè)備，如電流互感器、電纜終端等，這些設(shè)備的絕緣性能容易出現(xiàn)問題，引發(fā)絕緣事故，需保證其安全性和規(guī)范性。當(dāng)前，在GIS（Gas Insulated Switchgear，氣體絕緣開關(guān)）設(shè)備放電檢測過程中，主要采用的是非侵入模式，這種檢測方式仍存在一定的缺點(diǎn)。例如，檢測效率比較低，容易出現(xiàn)檢測失誤，主要是因?yàn)樽冸娬局写嬖谳^多的干擾因素。在這種情況下需要對(duì)GIS設(shè)備檢測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，提出抗干擾措施，提升檢測效率和準(zhǔn)確性。

1 GIS設(shè)備局部放電檢測技術(shù)

1.1 紫外線檢測技術(shù)

在外緣局部放電過程中，擊穿因素會(huì)導(dǎo)致放電，對(duì)周圍氣體產(chǎn)生電離。這種放電光波的頻率與氣體種類存在一定的關(guān)系，在產(chǎn)生電離后也會(huì)產(chǎn)生氮離子，而其發(fā)出的光譜落到紫外線的光波段。利用特殊介質(zhì)充分接受到紫外信號(hào)光波，通過圖像疊加處理，就可以看到光暈出現(xiàn)的位置，也可以看到其強(qiáng)度大小。一般在GIS設(shè)備檢測過程中，紫外線檢測技術(shù)對(duì)于帶電檢測具有一定的輔助作用，與其他檢測技術(shù)相互配合，可以更好地找到局部放電信號(hào)，對(duì)于確定放電位置和放電強(qiáng)度有非常重要的作用。

1.2 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)在GIS設(shè)備局部放電檢測過程中，主要通過超聲波傳感設(shè)備對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行采集，這種方法可以無接觸地確定放電位置，也可以檢測出局部放電的大小。在實(shí)際檢測過程中，需要將超聲波信號(hào)頻率維持在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。然而實(shí)際檢測過程中，超聲波信號(hào)并不會(huì)受到電氣干擾，由于其屬于機(jī)械波，可以通過時(shí)差法以及幅值法明確放電位置。

1.3 脈沖電流檢測技術(shù)

當(dāng)前對(duì)GIS設(shè)備檢測過程中，脈沖電流檢測是非常常用的方法，國際上專門制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。脈沖電流檢測的原理是，首先對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行加壓，如果發(fā)生放電現(xiàn)象，設(shè)備兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)會(huì)耦合一個(gè)阻抗，使回路中產(chǎn)生電流，最后通過采集和對(duì)這個(gè)阻抗上的電流放大，就可以檢測設(shè)備的放電基本量。

在實(shí)際檢測過程中，脈沖電流檢測主要有兩種方法：①直接測量法，其在實(shí)際應(yīng)用中遇到的干擾會(huì)比較多，從而影像檢測結(jié)果，在施工現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生更大的干擾；②平衡法，在施工過程中應(yīng)用更為廣泛，可以有效抵抗外部干擾，提升檢測的準(zhǔn)確性。

1.4 超高頻檢測技術(shù)

在GIS設(shè)備局部放電檢測過程中，采用UHF（Ultra High Frequency，超高頻）檢測技術(shù)，主要是利用超高頻天線，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備局部產(chǎn)生的電磁波進(jìn)行檢測。一般超高頻天線在檢測過程中，頻率保持在300～3000 MHz。在實(shí)際檢測過程中，這種檢測技術(shù)靈敏性比較高，尤其是GIS放電設(shè)備在檢測過程中，不會(huì)受到外部因素的干擾，可以迅速定位放電區(qū)域，檢測的范圍也比較大。超高頻UHF局部放電檢測技術(shù)，主要是通過提取信息特征，判斷信號(hào)圖譜，從而確定局部放電類別。

2 GIS設(shè)備局部放電問題的成因及問題

2.1 GIS設(shè)備局部放電問題的成因

在GIS設(shè)備中，局部放電容易引發(fā)絕緣劣化。絕緣體劣化以及絕緣體擊穿一般是同時(shí)存在的，通過局部放電檢測技術(shù)，及時(shí)找到GIS設(shè)備局部出現(xiàn)的絕緣缺陷。這種局部放電檢測比色譜分析、截?fù)p測量更為準(zhǔn)確，在GIS設(shè)備局部放電檢測中是非常重要的檢測手段。對(duì)局部放電檢測和分析，是進(jìn)行電氣制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中最關(guān)心的問題，在高電壓等級(jí)電網(wǎng)建設(shè)過程中，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性要求更高，通過局部放電檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用，對(duì)于電氣設(shè)備的安全使用非常重要。

2.2 GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)應(yīng)用存在的問題

（1）高端帶電檢測儀器性價(jià)比及普及率較低。在GIS設(shè)備局部檢測過程中，具有非常高的便利性，應(yīng)用也十分廣泛，但高端帶電檢測儀器應(yīng)用過程中，其產(chǎn)生的成本比較高，不能進(jìn)行廣泛使用。例如，紫外線成像檢測儀器、變壓器、互感器局部放電等設(shè)備，其技術(shù)比較高，設(shè)備基本上依靠進(jìn)口，價(jià)格非常高，難以在一般的GIS設(shè)備局部放電檢測中廣泛使用。還有一部分設(shè)備價(jià)格比較低廉，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中存在缺陷，實(shí)用性不足。例如，在對(duì)GIS設(shè)備放電檢測過程中，使用SF6激光檢漏儀會(huì)存在一些死角無法觀測到，若使用三腳架支撐也存在一定困難。

（2）部分測試標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則存在問題。在變電設(shè)備檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，其檢測的標(biāo)準(zhǔn)以及檢測的導(dǎo)則還存在問題。例如，在設(shè)備局部放電測試和暫態(tài)電位測試過程中，其主要的測試的標(biāo)準(zhǔn)存在不同，沒有具體的專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)中也沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，這樣雖然在檢測中比較靈活，但卻缺乏依據(jù)，對(duì)實(shí)際檢測造成不確定性。

（3）對(duì)帶電檢測儀器的維護(hù)管理不及時(shí)。在設(shè)備局部放電檢測過程中，儀器一般都非常精密，價(jià)格也非常高，大部分設(shè)備儀器都可以通過電池作為能源工作。在實(shí)際工作中，由于操作不當(dāng)以及維護(hù)問題，會(huì)導(dǎo)致帶電儀器性能下降。使用電池作為能源的部分由于沒有及時(shí)充電的緣故，會(huì)導(dǎo)致電池性能下降，對(duì)于帶電檢測儀器的正常使用造成一定影響，因此要加強(qiáng)對(duì)帶電檢測儀器的管理與維護(hù)。

3 GIS設(shè)備局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用

GIS設(shè)備大多都進(jìn)行了精細(xì)化處理，設(shè)備的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，想要拆解重組比較困難。而在出現(xiàn)故障的時(shí)候，與GIS設(shè)備相連接的SF6會(huì)釋放有毒氣體，威脅工作人員的安全并腐蝕設(shè)備，對(duì)作業(yè)環(huán)境造成不利的影響。GIS設(shè)備內(nèi)部元件絕緣性和絕緣距離比較近，很多系統(tǒng)直接與設(shè)備相連，出現(xiàn)故障后容易發(fā)生大面積停電事故。

3.1 超聲波檢測的應(yīng)用

采用超聲波檢測方法，可以實(shí)現(xiàn)無接觸檢測，通過開關(guān)柜的縫隙、孔洞中實(shí)現(xiàn)檢測。在進(jìn)行電壓檢測過程中可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下中部的信號(hào)值相對(duì)較大，通過多次檢測對(duì)比，中部的信號(hào)是超聲波信號(hào)的峰值，此處的超聲波信號(hào)工具也較為明顯，說明其放電類型不屬于對(duì)稱懸浮放電類型。

3.2 特高頻檢測的應(yīng)用

在GIS設(shè)備局部放電檢測過程中，采用特高頻檢測可以有效地檢測出放電信號(hào)、展現(xiàn)高頻信號(hào)。PRPS譜圖有兩種信號(hào)，屬于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)類型，一般會(huì)維持在270 dB左右，代表著這種防線信號(hào)很可能為懸浮信號(hào)，在放電信號(hào)檢測過程中其幅值一般在63～64 dB。故此，可以通過柜門之間的特高頻信號(hào)的幅值，發(fā)現(xiàn)其中的差異性，并確定放電位置。如果要檢測得更加準(zhǔn)確，就需要借助差定法，對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢測。研究表明，放電信號(hào)屬于不對(duì)稱懸浮放電，可以從各個(gè)方位對(duì)放電位置進(jìn)行確定，從而較為準(zhǔn)確地找出放電位置。

3.3 綜合檢測法的應(yīng)用

綜合檢測法指的是將幾種不同的檢測方法同時(shí)應(yīng)用，相互配合，提高檢測的效率和檢測的準(zhǔn)確性。首先，利用特高頻檢測技術(shù)從開關(guān)柜小室進(jìn)行初始檢測，如果發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)就可以通過電磁波信號(hào)，確定檢測的方向，采用幅值法檢測對(duì)信號(hào)源的位置進(jìn)行確定。其次，通過暫態(tài)檢測技術(shù)對(duì)GIS設(shè)備局部放電進(jìn)行檢測，從開關(guān)柜中獲得信號(hào)和信息，通過對(duì)數(shù)據(jù)信息的異常進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)可能存在的局部電源。在通過特高頻中的時(shí)差法，對(duì)開關(guān)柜周圍的信號(hào)進(jìn)行定位，準(zhǔn)確確定異常信號(hào)源的位置。再次，利用超聲波檢測技術(shù)對(duì)開關(guān)柜的孔洞和周圍的縫隙進(jìn)行檢測，對(duì)存在異常的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，從而發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的信號(hào)源，判斷信號(hào)為不對(duì)稱的懸浮方線。最后，利用紫外線檢測技術(shù)對(duì)開關(guān)柜中間位置進(jìn)行檢測，通過對(duì)比色譜發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)放電的位置。

3.4 停電后放電部位的檢測應(yīng)用

在GIS設(shè)備局部放電檢測過程中，將各小室開關(guān)柜停電，對(duì)異常開關(guān)柜進(jìn)行檢測，可以發(fā)現(xiàn)其母排引下線出有輕微受潮現(xiàn)象，容易影響到設(shè)備絕緣性，在設(shè)備穿墻套管相接處有輕微放電，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，再采用綜合檢測技術(shù)，通過多種不同檢測技術(shù)相結(jié)合，對(duì)局部放電位置進(jìn)行確定和驗(yàn)證。

3.5 脈沖電流法的應(yīng)用

脈沖電流檢測過程中，將設(shè)備中間接頭或者終端接地出接上高頻電流互感器，使得脈沖電流信號(hào)耦合到高頻電流互感器中，這樣通過高頻電流互感器對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行分析，對(duì)測試電纜設(shè)備進(jìn)行分析判斷，從而有效確定具備放電位置。

3.6 超高頻檢測法的應(yīng)用

在GIS設(shè)備局部放電檢測技術(shù)發(fā)展過程中，超高頻檢測方法在設(shè)備局部放電檢測過程中應(yīng)用更加廣泛。但高頻檢測技術(shù)在發(fā)展中并沒有非常大的改變，只是出現(xiàn)了基于這種檢測技術(shù)的不同形式和結(jié)構(gòu)的傳感器，這種高頻檢測傳感器可以用于很多場合。

4 提高GIS設(shè)備帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用水平

4.1 加強(qiáng)高端帶電檢測儀器的研發(fā)和普及

為了提高GIS設(shè)備放電檢測技術(shù)的應(yīng)用水平，可以提升檢測設(shè)備的精確度，普及高端檢測設(shè)備。由于高端檢測設(shè)備的成本比較高，可以加強(qiáng)自主研發(fā)力度，降低高端帶電檢測設(shè)備儀器的成本。在帶電檢測儀器研發(fā)過程中，企業(yè)不能一味依賴國外技術(shù)，要不斷創(chuàng)新，依靠自身力量，引進(jìn)高端人才，研發(fā)出自己的產(chǎn)品，普及帶電檢測技術(shù)，提高帶電檢測設(shè)備的性價(jià)比。

4.2 加強(qiáng)信息之間的溝通和借鑒

為了更好地應(yīng)用帶電檢測設(shè)備，需要在實(shí)際應(yīng)用中加強(qiáng)溝通與借鑒。不同的技術(shù)研發(fā)廠家之間應(yīng)該通力合作，由于當(dāng)前在帶電檢測儀器生產(chǎn)過程中還沒有非常明確的規(guī)范，沒有可以依據(jù)的國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此要在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)帶電檢測技術(shù)的信息共享。

4.3 實(shí)現(xiàn)帶電檢測技術(shù)的專業(yè)化管理

在帶電檢測設(shè)備儀器使用后，維護(hù)與管理是非常重要的工作，應(yīng)該將帶電檢測儀器的管理在日常工作計(jì)劃中加強(qiáng)重視，安排專門人員進(jìn)行管理，使設(shè)備儀器的使用、維護(hù)和存儲(chǔ)等管理可以合理、科學(xué)，并建立嚴(yán)格的規(guī)范和管理制度。制定管理責(zé)任制，提升工作人員的責(zé)任感，對(duì)管理人員進(jìn)行專門的管理培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)帶電檢測儀器的管理。

5 結(jié)束語

GIS設(shè)備局部放電檢測過程中有非常多的方法，在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同的檢測技術(shù)有不同的優(yōu)勢，檢測的準(zhǔn)確程度以及成本不同。在實(shí)際檢測技術(shù)發(fā)展過程中，應(yīng)該結(jié)合不同的需求進(jìn)行選擇，也可以將多種檢測技術(shù)綜合應(yīng)用，加強(qiáng)檢測儀器的自主研發(fā)，提升檢測精確程度和普及率，降低檢測成本，及時(shí)消除GIS設(shè)備中的安全隱患，防止出現(xiàn)安全事故。