基于多種檢測手段的GIS故障診斷實例分析

金佳敏，俞培祥，潘益偉，周 平

（1.溫州電力局，浙江 溫州 325000；2.浙江省電力公司，杭州 310007；3.湖州電力局，浙江 湖州 313000）

隨著GIS設備在高壓電網中的廣泛應用，相關檢測診斷技術也不斷發展，如交流耐壓、超高頻局部放電、超聲波局部放電、SF6分解物、X射線成像檢測技術等，并在實際應用中積累了不少經驗。本文就各種檢測手段的應用情況進行介紹，結合一起GIS故障檢測案例，分析了檢測技術應用過程中的優、缺點，為今后GIS設備檢測與故障診斷提供參考。

1 GIS設備檢測方法

1.1 交流耐壓試驗

交流耐壓試驗是檢驗GIS設備絕緣性能和現場安裝工藝水平的重要手段。GIS設備在運輸過程中可能出現某些部位位移、滑落，或在安裝時由于現場管控不嚴而帶入異物和細小雜質等，都會引起內部局部放電。交流耐壓試驗不僅可以發現這些內部缺陷，還可以對設備進行老練處理，燒掉尖刺或雜質，具有檢驗并恢復設備絕緣強度的作用。

若在耐壓試驗中發生擊穿放電，應根據放電能量、放電引起的各種效應及其他故障診斷技術所提供的資料進行綜合判斷。進行重復試驗時，若該設備能夠承受試驗電壓和規定時間，則說明放電是自恢復性的，耐壓試驗得以通過，但應引起關注。若擊穿電壓值逐漸降低，則應立即終止耐壓試驗，查找并確定放電部位，待仔細檢查處理并修復后，方可重新進行耐壓試驗。

1.2 超聲波局部放電測試

超聲波局部放電檢測是在GIS金屬外殼上安置壓敏傳感器收集超聲放電信號，根據信號傳播的衰減程度對局部放電部位進行判斷和定位。它的優點是能直觀地對缺陷部位進行定位，缺點是易受現場周圍環境影響，特別是設備本身產生的機械振動會干擾檢測導致誤判。同時，超聲波局部放電檢測對某些局部放電反應不夠靈敏，只有當局部放電故障發展到比較嚴重的程度時才能被檢測出來。

1.3 超高頻局部放電（UHF）測試

超高頻局部放電（UHF）檢測的抗干擾能力強、檢測靈敏度高，并可以在盆式絕緣子上安裝傳感器實現在線連續監測。研究表明，UHF對各種局部放電故障類型的檢測靈敏度明顯高于超聲波局部放電檢測。缺點是只能通過GIS的盆式絕緣子散發出來的電磁波進行測量，對于帶有金屬法蘭的盆式絕緣子就無法采用該方法進行檢測，也無法測出放電量的具體數值，無法進行缺陷定位。

1.4 SF6分解物測試

便攜式SF6分解物測試儀在國內電力企業已廣泛使用，但在實際檢測過程中，氣體分解物含量常受局部放電強度、放電模式、SF6水份、吸附劑、氣室體積等多因素影響。特別是因為吸附劑可以完全吸附局部放電產生的分解物，而且吸附速度極快，以至于儀器無法檢測到氣體分解物的產生。當檢測出氣體分解物時，就可以肯定存在或曾經存在放電性缺陷，但反之并不成立。因此，在吸附劑達到飽和前，通過SF6分解物測量結果來判斷設備是否有故障存在誤判的風險。

1.5 X射線成像檢測

X射線成像檢測技術是通過對GIS設備進行多方位X射線透視成像，配合專用的圖像處理與識別技術，實現其內部結構的“可視化”與運行狀態的快速診斷，可極大地提高GIS設備故障定位與判別的準確性。但是，由于GIS設備結構復雜、元部件眾多，運用X射線成像檢測技術不便于進行全方位普測，且檢測人員需要對GIS設備結構有充分了解。因此，通常是在發現設備缺陷并初步定位后，再通過X射線成像檢測技術對缺陷性質進行準確判別。

2 GIS故障診斷案例分析

某220kV變電站110kV GIS國產戶外設備的一次主接線采用單母線分段接線方式，于2012年3月投產。

2.1 交接試驗情況

按100%出廠值進行交流耐壓試驗，未發現異常。逐相施加Um/試驗電壓進行超聲波局部放電檢測，也未發現異常。超高頻局部放電檢測時，在C相加壓測試，Ⅰ段母線水平盆式絕緣子有異常信號，出線間隔A超高頻局部放電分相測試數據見表1。A，B相分別加壓時，未發現異常，初步判定是外界異常干擾信號。

表1 出線間隔A超高頻局部放電分相測試數據

2.2 投產沖擊后帶電檢測情況

2.2.1 超聲波局部放電測試

超聲波局部放電測試時，出線間隔A與Ⅰ段母線連接處存在明顯局部放電現象，超聲波峰值超過50mV，信號呈向兩側逐漸衰減趨勢，并存在輕微異響。超聲波局部放電檢測點布置見圖1，檢測數值見表2。

圖1 超聲波局部放電檢測點

表2 超聲波局部放電檢測數值

2.2.2 超高頻局部放電檢測

超高頻局部放電檢測時，GIS設備Ⅰ段母線處水平盆式絕緣子均存在強烈局部放電信號，特征圖譜見圖2。

2.2.3 SF6分解物測試

對110kVⅠ段母線氣室進行SF6分解物測試，未發現SO2，H2S和HF等異常分解物。

2.2.4 X射線成像檢測

對疑似故障點進行X射線內部透視，發現C相母線導體與支持絕緣子之間的固定螺絲有松動，螺絲孔與固定壓板之間存在明顯縫隙，如圖3所示，表明螺絲未緊固到位。

圖2 超高頻局部放電檢測特征圖譜

圖3 疑似故障點X射線透視成像圖

2.3 現場解體情況

現場解體檢查結果與超聲波局部放電檢測及X射線成像檢測結論一致，即出線間隔A測點處的母線C相固定螺絲未擰緊，造成局部放電和振動，其他均無異常。

3 幾種檢測技術的比較分析

（1）超高頻局部放電檢測對各種故障缺陷的靈敏度均優于超聲波局部放電檢測。在現場交接耐壓局部放電試驗時，由于GIS設備內部局部放電未發展到一定程度，用超聲波局部放電檢測無法檢測出的異常情況，用超高頻局部放電檢測則有靈敏的反應。但超高頻局部放電檢測對故障的判別和缺陷定位有很大的局限性，無法在第一時間準確診斷出故障部位。

（2）在設備投產沖擊后，由于內部局部放電量加大，使用超聲波局部放電檢測就能準確實現缺陷定位；在此時進行X射線成像檢測，能大大提高檢測成功率，為制定檢修方案提供重要的技術依據。

（3）SF6分解物檢測易受吸附劑、母線氣室體積較大等因素影響，在GIS故障檢測中有一定的局限性，可作為輔助檢測手段。

（4）在本案例中，雖然現場交流耐壓試驗未能檢測出異常情況，但對考驗GIS設備絕緣性能和老練作用是毋庸置疑的。

4 結論

在GIS設備交接、投產、運行等不同階段，應綜合運用交流耐壓、超高頻局部放電、超聲波局部放電、SF6分解物測試、X射線成像測試等多種檢測技術，相互配合，充分發揮各自的優勢，及時發現設備隱患，準確判斷故障性質。

（1）現場交接試驗時，進行交流耐壓試驗，并使用超高頻、超聲波聯合的方式進行局部放電檢測，充分發揮超高頻局部放電檢測靈敏、超聲波局部放電檢測定位準確的優勢。如發現異常信號，應注意甄別被試設備本身局部放電對背景值的干擾，并選用其他原理超高頻局部放電儀器反復測試。

（2）在GIS設備24 h試運行階段即可開展巡檢和帶電檢測，以及時發現設備制造或施工安裝中的問題，避免缺陷故障擴大。

（3）在設備運行階段，應按帶電檢測周期要求進行超高頻/超聲波局部放電、SF6微水、紅外成像等帶電檢測，及時開展設備狀態評估，以準確掌握設備運行狀況。發現異常后應綜合運用多種檢測手段進行診斷。

[1]吳張建，李成榕，齊波，等.GIS局部放電檢測中特高頻法與超聲波法靈敏度的對比研究[J].現代電力，2010，27（3）∶31-36.

[2]劉有為，吳立遠，弓艷明.GIS設備氣體分解物及其影響因素研究[J].電網技術.2009，33（5）∶58-61.