GIS设备的局部放电检测方法研究

水电工程Һ㊀ＧＩＳ设备的局部放电检测方法研究
赵佳木
摘㊀要：随着国家对电力需求的不断提高，国家电网的规模也在不断扩大，电力设备的检修任务也在随之增加㊂但是，对于电力设备进行检测需要满足时间和供电的要求，如何高效地进行带电检测是研究的重点㊂基于这一问题，文章对ＧＩＳ技术在局部放电检测技术进行研究，并将其应用到实际案例中，克服现在有关局部放电带点检测存在的盲目性问题㊂研究表明：产生放电的原因主要是自由导电颗粒和屏蔽罩接触不良，同时环境等因素也是造成其产生局部放电的主要原因，应用超声波技术进行解决是目前可行的方法㊂将超声波技术应用到无锡本部１０（２０）千伏环网柜局部放电带电检测项目，发现２０ｋＶ华盛苑２号开关站局部放电检测的有效值４ｄＢ，周期最大值１１ｄＢ，其地电波信号检测发现是正常的，但是其超声波信号存在缺陷，判断为沿面放电，建议适时处理㊂
关键词：电力设备；ＧＩＳ；工作原理；案例分析
一㊁前言
我国电力发展正处于大规模㊁高速度推进阶段，在检测系统中不断增加设备种类和设备数量㊂随着用电量的不断增加，对于供电需求和供电质量的不断提高也是保障电力系统安全高效运转的前提㊂目前对于电力系统的监测和检测都处于技术不断更新阶段，在线监测技术和带电检测技术是使用最为广泛的，二者之间也存在明显的区别，监测要求时间较长而检测属于短时间的技术㊂因此，在日常电力事故中，应用相关检测设备进行预测是提前预防事故蔓延有效的方法㊂同时，便携的检测方法也能缩短检测时间㊁提高检测效率从而获得更好的经济收益㊂但是，在实际的电力系统中故障复杂，很多是不能快速检测到的，一旦发展下去将会引起严重的电力故障事故，如何准确而快速地对电力故障进行检测是目前需要解决的难题㊂基于这一问题，文章对ＧＩＳ技术在局部放电检测技术进行研究，并将其应用到实际案例中，克服现在有关局部放电带点检测存在的盲目性问题㊂二㊁ＧＩＳ设备局部放电检测
（一）ＧＩＳ技术概念
ＧａｓｌｎｓｕｌａｔｉｏｎＳｗｉｔｃｈ简称ＧＩＳ技术，在我国电力系统中一般称为气体绝缘封闭组合电器，目前在变电设备中成为不可替代的部分，但是随着应用的不断推广其存在的问题也不断凸显㊂针对局部放电检测技术的ＧＩＳ设备能够对其存在的绝缘等缺陷进行弥补，更加准确地对故障位置进行识别，从而提高日常的检修效率㊂
（二）ＧＩＳ局部放电检测方法
ＧＩＳ局部放电检测技术主要分为非电检测和电气检测，其中非电检测主要有四种方法分别是：超声波检测法㊁光检测法㊁化学检测法㊁红外线检测法；而电气检测法主要有三类：电容耦合方法㊁地线电流测量法㊁特高频法㊂
不同的方法具有不同的特性，例如超声波检测法是不会受到电磁信号干扰，因此能够对故障位置进行精确定位，但是当放电量和传播途径受阻时会对检测造成影响，同样的化学检测也存在这样的优势，但是其检测效率极低已经不能适应目前的电力系统㊂在电气检测方法中，耦合电容的故障定位较为准确但是抗干扰性较差，目前较为广泛使用的是特高频法，其不仅能够很好地抗击干扰，同时其灵敏性也很好㊂三㊁ＧＩＳ设备带电检测方法
（一）局部放电缺陷分析
对于ＧＩＳ存在的缺陷主要是绝缘故障，这是由于局部放电所引起的，这一现象具有局部电场集中或者出现畸变的特征㊂
对于局部放电的特征研究表明其本质是一种脉冲，在这一放电过程中往往会伴随着一系列的物理变化和化学变化㊂将这些特殊的信号进行捕捉加以应用是进行带电检测的思路㊂一般为了对其进行深入研究，首先需要明确主要的故障类别㊂目前对于ＧＩＳ设备产生局部放电的原因主要有以下几类，具体占比如图１所示
㊂
图１　故障类型统计
由图１可知，导致ＧＩＳ产生局部放电的主要原因是自由导电颗粒和屏蔽罩接触不良，两者占到了总故障的一半左右㊂
（二）超声波对ＧＩＳ局部放电检测
首先对于ＧＩＳ能够应用超声波进行局部放电检测的原理进行明确㊂当出现局部放电时，由于电能转化为热能并产生热力由此激发了超声波的产生，这样就会导致原本受力平衡的系统被打破，导致电场力会突然发生变化㊂超声波和其他形式的波具有共性，即在传播过程中会出现能量衰减，因此在进行超声波检测时必须增加放大模块来保障信号的捕捉，不难发现当距离信号较近时其传达的能量较强㊂
ＧＩＳ设备出现局部放电时，产生的超声波信号会被外部的传感器进行信号接受，以此可以对是否存在放电故障进行判断㊂对于其故障位置的确定方法主要是振幅法，振幅法利用了波在传播过程中存在的能量衰减特性，能量衰减程度越大表明其传播的路程越长，也说明其存在的位置距离信号接收点越远㊂
四㊁案例分析
２０１８年１月４日在进行无锡本部１０（２０）千伏环网柜局部放电带电检测项目时，发现２０ｋＶ华盛苑２号开关站局部
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放电检测存在缺陷㊂共计发现严重缺陷一处，都是新出现的故障问题㊂
（一）检测数据及分析
根据国家规定的ＧＩＳ本体超声波局部放电检测的标准，如表１所示㊂在对４０１５后中部进行检测时发现，其出现了４ｄＢ／１１ｄＢ／－１５ｄＢ／－１５ｄＢ的信号，根据其地电波信号检测发现是正常的，但是其超声波信号存在缺陷㊂
表１㊀ＧＩＳ局部放电检测标准
相对值＜５５ １０
＞１０标准
正常
异常
缺陷
㊀㊀对其图谱进行检测，超声振幅图谱和超声相位图谱以及超声波形图谱分别为图２ 图４所示㊂
图２㊀超声振幅图谱
图３㊀超声相位图谱
图４㊀超声波形图谱
如图
２所示，４０１５后中部存在局放信号，有效值４ｄＢ，周
期最大值１１ｄＢ㊂暂态地电波㊁特高频未见能检测到放电信号㊂可见运用这一方法可以将存在缺陷的位置进行精确的定位并对信号源的灵敏度进行检测，去除干扰，克服检测时间长的问题，具体的问题位置如图５所示㊂
图５㊀信号异常位置
（二）缺陷处理建议
对２０ｋＶ华盛苑２号开关站进行检测发现４０１５柜后中部超声信号异常，有效值４ｄＢ，周期最大值１１ｄＢ，判断为沿面放电，建议适时处理㊂
五㊁结论
（１）文章通过分析ＧＩＳ设备局部放电带电检测技术，明确其产生放电的原因主要是自由导电颗粒和屏蔽罩接触不良，同时环境等因素也是造成其产生局部放电的主要原因㊂
（２）对ＧＩＳ设备局部放电的超声波技术进行论述并将其应用到无锡本部１０（２０）千伏环网柜局部放电带电检测项目，发现２０ｋＶ华盛苑２号开关站局部放电检测存在缺陷㊂
（３）在对４０１５后中部进行检测时发现，有效值４ｄＢ，周期最大值１１ｄＢ，其地电波信号检测发现是正常的，但是其超声波信号存在缺陷，判断为沿面放电，建议适时处理㊂
参考文献：
［１］邱毓昌．ＧＩＳ装置及其绝缘技术［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９９４．
［２］成永红．电力设备绝缘检测与诊断［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００１．
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［４］汪讽，邱毓昌．气体绝缘开关装置（ＧＩＳ）的近期发展动向［Ｊ］．电网技术，２００３，２７（２）：５４，５７．
［５］金立军，刘卫东，钱家骊．高压开关设备智能化发展综述［Ｊ］．电网技术，２００２，２６（１）：５５，５８．
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［７］魏狮，熊俊，杨森．ＧｌＳ局部放电带电检测技术分析与现场应用［Ｊ］．电气自动化，２０１６，３８（２）．作者简介：
赵佳木，南京特斯拉电气有限公司㊂
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