GIS設備缺陷分析及檢測技術研究

康寧 董宏宇 劉琪

摘要：所謂GIS，實際上是上世紀六十年代在我國首次出現(xiàn)的閉環(huán)綜合專業(yè)系統(tǒng)。進入新時期，我國能源部門的成長和發(fā)展步伐加快，對土地、電力、電子等方面的成本節(jié)約要求不斷提高，因此GIS設備的使用也呈現(xiàn)出高額利潤。目前，GIS設備在我國各級能源的能源轉移和改造工程中得到廣泛應用，該應用需要高水平的工廠控制技術。由于設備的一體化設計，在電網(wǎng)運行中，增加了GIS設備風險的某些缺陷和隱患難以及時發(fā)現(xiàn)。文章對GIS機器中的分析和錯誤檢測技術進行了分析。

關鍵詞：GIS;設備缺陷分析;檢測技術

引言

在GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）故障測試中會發(fā)現(xiàn)一些問題，但在停電測試中電壓低，難以顯示設備運行的實際狀態(tài)，高壓設備絕緣的惡化是一個漫長的積累和發(fā)展的過程，在久經(jīng)考驗的停電中很難精確定位這樣的缺陷。實時GIS檢測技術可檢測設備的局部放電等缺陷跡象，檢查GIS內部錯誤的細節(jié)和嚴重程度，識別故障的確切位置，并提供故障預警，定期進行檢修以盡量減少設備損壞和事故。

1GIS設備故障類型

1.1SF6氣體泄漏故障

氣體對于 GIS 設備的高效運行至關重要， 氣體的泄漏不可避免地會導致氣體絕緣金屬封閉開關設備的故障，對整個電氣系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生重大影響。氣體絕緣金屬封閉開關設備中 氣體泄漏的主要原因有兩個：一是氣體絕緣金屬封閉開關設備在制造、加工、裝配、施工方面的問題，二是密封裝置因工作壽命長而老化損壞。為防止SF6氣體泄漏故障，供電企業(yè)必須密切關注GIS中的設備質量，并確保技術、裝配和設計環(huán)節(jié)符合既定標準。同時，應定期檢查氣體絕緣金屬封閉開關設備的密封性能，若出現(xiàn)故障必須及時調整。

1.2GIS設備開關出現(xiàn)故障

氣體絕緣金屬封閉開關設備開關故障也會影響整個電力系統(tǒng)的正常運行，氣體絕緣金屬封閉開關設備開關故障的主要原因是斷路器、輸電開關、隔離開關或接地開關等項目在運行過程中受到影響。并且可能不會正常運行過程，可能會出現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)觸點之間的接觸不良，這也會導致 GIS 設備故障。

1.3GIS設備內部放電故障

內部放電對氣體絕緣金屬封閉開關設備的影響很大，增加了所有氣體絕緣金屬封閉開關設備解決問題的復雜性，從而降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。氣體絕緣金屬封閉開關設備內部輸出最明顯的損壞是電暈放電，且出現(xiàn)的頻率非常高。氣體絕緣金屬封閉開關設備中電暈的出現(xiàn)將對所有機器中設備安裝的功能造成重大損害，這是因為電暈放電的體積電荷在一定條件下會增加間隙擊穿的力。同時，設備內部的微小顆粒，毛刺多等會導致機械絕緣強度顯著降低。通常，GIS 機器內的電暈提取與生產(chǎn)過程中的缺陷密切相關，因此，供電企業(yè)應密切關注這一點。

2檢測技術

2.1超聲波法

超聲法通過將超聲換能器插入GIS空間外壁，獲取局部提取產(chǎn)生的超聲信號。超聲波傳感器不連接動力機器的電路，對電磁干擾有很強的保護作用，但對機械干擾很敏感。與比特高頻法相比，超聲波法的測量區(qū)域不限于盆子，測量電路靈活。但超聲波法存在以下問題：有效信號距離小，實際資料表明應每隔0.5～1m取一次測量點;性能較差，需在外殼表面涂上膠水外置超聲波傳感器。

使用超聲波法尋找局部放電源的方法有兩種：振幅法和時差法。振幅法是根據(jù)超聲波信號衰減特性，利用其高度或有效值來確定位置。通常離信號源越近信號越大。但是，由于波的擴散、暴露和熱導率會導致降低，并且超聲波在不同介質中的降低功率不同，因此該方法只允許初始放置。時差法是根據(jù)傳感器空間坐標和超聲波傳感器到達傳感器時的時間差，采用圓形或雙曲面計算來計算空間坐標。

2.2聲電聯(lián)合檢測法

聲電聯(lián)合檢測方法檢測局部提取源產(chǎn)生的超聲波信號和UHF（特高頻）信號。兩種設備的兼容特性使其成為比超聲波和單一 UHF 方法更強大的抗干擾方式，并且可以提高支架的精度。該方法首先使用廣泛的 UHF 方法測量來評估整個間隔狀態(tài)。UHF 和超聲波方法用于定位和分析存在可疑信號的區(qū)域。根據(jù)GIS同軸結構，采用平分線法確定放電點區(qū)域的平面。由于電磁波的傳播速度遠高于超聲波信號速度，假設以UHF信號為參考，超聲波信號延遲時間乘以中間超聲波信號的傳播速度，它是超聲傳感器與放電點之間的一條直線，通過這種方式，實現(xiàn)了放電點的精確定位。

2.3超高頻法

超高頻方法通過檢測放電產(chǎn)生的電波來檢測機械損傷，所選頻段廣泛分布在300 MHz至3 GHz范圍內。GIS為同軸諧振器結構，其固有頻率仍廣泛分布在300～500 MHz范圍內，低于其固有頻率的電波在分散過程中會顯著減弱，而遠高于其固有頻率的電波會略微減弱，使用高頻法檢測到GIS內部放電是非常敏感的。

2.4紅外熱像檢測技術

任何物質由于其分子的運動而不斷向外散發(fā)紅外熱能，從而在物體表面形成一定的熱場，稱為“熱像”。當電不產(chǎn)生熱量時，它還會發(fā)出紅外輻射并產(chǎn)生熱圖像，紅外成像技術旨在通過吸收紅外能量來測量能源設備的最高溫度和溫度場的分布，從而確定設備的溫度。

3 GIS設備缺陷在質量監(jiān)督方面的處理方法

（1） 建立長期有效的產(chǎn)品質量評估、運營和成本效益資源和社會影響的總體系，通過測試增加產(chǎn)品準入標準，從而提高設備可靠性。

（2）加強產(chǎn)品質量控制，特別是質量控制過程生產(chǎn)，考慮設立合適的生產(chǎn)監(jiān)控機構，或委托相應的生產(chǎn)監(jiān)控公司進行監(jiān)控工作。各專業(yè)技術人員也應認識到GIS產(chǎn)品管理的重要性，做好設備生產(chǎn)、設備供應檢測、技術見證等工作的監(jiān)督。

（3）加強供應商管理，鼓勵生產(chǎn)者與GIS質量監(jiān)控功能有效配合，加強與供應商的溝通，加強設備生產(chǎn)中的質量保證，提高產(chǎn)品可靠性。

結語

氣體絕緣金屬封閉開關設備監(jiān)測應與多種實時檢測技術相結合。例如，如果氣體絕緣金屬封閉開關設備出現(xiàn)問題，可以使用超聲波和微波技術進行部分提取，這兩種技術密切相關。數(shù)據(jù)分析與綜合實時檢測技術的使用相結合，可以獲得準確和可獲取的科學結果。在新的背景下，我們必須繼續(xù)研究利用實時檢測技術對氣體絕緣金屬封閉開關設備狀態(tài)進行監(jiān)測，以提高氣體絕緣金屬封閉開關設備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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