基于UHF檢測(cè)技術(shù)的GIS缺陷設(shè)置方案

李 寧，李巧榮，楊 亮

（1.國(guó)網(wǎng)疆南供電有限責(zé)任公司，新疆 喀什844000；2.國(guó)網(wǎng)新疆培訓(xùn)中心，新疆 烏魯木齊830013）

隨著電力工業(yè)狀態(tài)檢修工作的進(jìn)一步推進(jìn)，如何準(zhǔn)確把握設(shè)備健康狀態(tài)成為科學(xué)有效開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修工作的關(guān)鍵。根據(jù)近兩年國(guó)內(nèi)外狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)大量現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得的成效來(lái)看，各類(lèi)新的狀態(tài)檢測(cè)和診斷技術(shù)將逐步取代傳統(tǒng)的停電預(yù)防性試驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)真正意義上的狀態(tài)檢修提供有力的技術(shù)支持。為更好地規(guī)范和指引各類(lèi)狀態(tài)檢測(cè)和診斷技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，迫切需要建立帶電檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地，對(duì)推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)公司“大檢修”體系建設(shè)具有重要意義。

1 UHF檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)，所產(chǎn)生的超高頻電磁波會(huì)由放電點(diǎn)位置不斷向遠(yuǎn)處傳播。GIS的管體結(jié)構(gòu)類(lèi)似于波導(dǎo)，超高頻電磁波在傳播時(shí)衰減較小，因此能傳播較長(zhǎng)的距離，但是在GIS管體的拐彎、T形連接、盤(pán)式絕緣子和電流互感器的引出端處，有比較明顯的衰減。當(dāng)GIS內(nèi)部的超高頻信號(hào)傳到盤(pán)式絕緣子處時(shí)，部分信號(hào)通過(guò)絕緣縫隙輻射到GIS設(shè)備的外部，在縫隙處產(chǎn)生二次輻射，且縫隙寬度不會(huì)對(duì)輻射強(qiáng)度產(chǎn)生決定性影響。因此，在GIS外部的盤(pán)式絕緣子處放置超高頻傳感器天線，可以檢測(cè)到其內(nèi)部局部放電的超高頻信號(hào)，進(jìn)而判斷GIS內(nèi)部的局放情況。超高頻局放檢測(cè)原理如圖1。

圖1 超高頻局放檢測(cè)原理

2 缺陷類(lèi)型

GIS的絕緣故障多發(fā)生在固體絕緣的表面。局放產(chǎn)生的原因有幾種：①絕緣體內(nèi)部存在自由移動(dòng)的金屬微粒；②絕緣體內(nèi)或高壓導(dǎo)體上存在針尖狀突出物；③由于制造原因在絕緣表面上可能存在固定的微粒；④附近存在懸浮電位體或?qū)w間連接點(diǎn)接觸不好；⑤輕微局放或制造時(shí)造成絕緣體內(nèi)部或表面存在氣隙、裂紋等。缺陷設(shè)置的基本類(lèi)型如圖2。

圖2 缺陷設(shè)置的基本類(lèi)型

2.1 缺陷的設(shè)置

按照實(shí)際電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的尖端放電、懸浮放電、顆粒放電等，制作類(lèi)似的缺陷放入檢測(cè)設(shè)備中，模擬放電現(xiàn)象。

2.2 模擬尖端放電

在GIS高壓導(dǎo)體上放置突出物，具體實(shí)施措施如圖3所示，在母線導(dǎo)體表面纏繞銅絲一根，纏繞銅絲應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離絕緣瓷盆，防止試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重放電現(xiàn)象損壞設(shè)備。

圖3 模擬尖端放電

2.3 模擬顆粒放電

方式1，在GIS鋼筒底部放置金屬顆粒。具體實(shí)施措施是選擇不規(guī)則的金屬碎屑放置在GIS鋼筒底部。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于GIS中充有大量的SF6氣體，壓力高，額定電壓下可能無(wú)放電現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)調(diào)整金屬顆粒距離導(dǎo)電桿的高度，可解決這一問(wèn)題。

方式2，在導(dǎo)電桿連接處放置金屬顆粒。具體實(shí)施措施是在導(dǎo)體十字交叉的地方，兩端導(dǎo)體之間有大約10 cm空隙，選用直徑合適的金屬碎屑放于此空隙，設(shè)置自由金屬顆粒缺陷。模擬顆粒放電如圖4。

圖4 模擬顆粒放電

2.4 模擬懸浮放電

放置懸浮金屬薄膜或松動(dòng)GIS本體螺扣。具體實(shí)施措施是將屏蔽環(huán)螺絲擰松至適當(dāng)位置，形成導(dǎo)體接觸不良的缺陷。模擬懸浮放電如圖5。

圖5 模擬懸浮放電

3 UHF檢測(cè)圖譜

設(shè)置完成的尖端放電缺陷，采用UHF檢測(cè)技術(shù)得到如圖6檢測(cè)圖譜。經(jīng)過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)圖譜比對(duì)完全符合，能夠很好地反映實(shí)際電力生產(chǎn)中所遇到的尖端放電現(xiàn)象。

圖6 金屬突出物缺陷模型隨電壓上升時(shí)的放電信號(hào)

4 結(jié) 論

本文在綜合分析帶電檢測(cè)培訓(xùn)所面臨的現(xiàn)狀后，深入闡述了建設(shè)GIS帶電檢測(cè)培訓(xùn)平臺(tái)的缺陷設(shè)置方案，最后對(duì)已經(jīng)建設(shè)完成的GIS帶電檢測(cè)平臺(tái)的實(shí)測(cè)UHF圖譜做了簡(jiǎn)要分析，為帶電檢測(cè)實(shí)操培訓(xùn)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

［1］國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部.電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2012.

［2］王風(fēng)雷.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)新技術(shù)應(yīng)用案例精選［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.