GIS套管放電性缺陷帶電檢測分析

黃福勇，孫利朋，徐 波，段肖力，吳水鋒

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

GIS套管放電性缺陷帶電檢測分析

黃福勇，孫利朋，徐 波，段肖力，吳水鋒

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

本文介紹了GIS套管常見的放電性缺陷，以及帶電檢測方法和原理，分析了放電性缺陷產生的原因。結合一起GIS套管外部放電性缺陷，利用紅外測溫、超聲波法和特高頻法進行了綜合診斷，并對缺陷部位、缺陷原因和治理措施進行了分析。

GIS；套管；放電性缺陷；帶電檢測

目前，絕大部分GIS套管采用膠浸紙絕緣結構〔1〕，沒有末屏引出，套管內部充有一定壓力的SF6氣體，套管內部芯體通過導電桿與GIS罐體聯通。采用這種結構形式的套管后，難以與GIS本體斷開，常規停電試驗時，無法單獨對套管進行例行試驗，往往無法發現缺陷。

近年來，隨著帶電檢測技術的不斷成熟，電網公司大力推廣電力設備的帶電檢測工作。其中，紅外測溫、超聲波法〔2，5〕、特高頻法〔3-4〕、SF6氣體成分分析等方法均可用于GIS套管帶電檢測，采用這些帶電檢測方法，可以及時有效地發現GIS套管放電性缺陷。

1 常見的放電性缺陷和帶電檢測方法

GIS套管常見的放電性缺陷主要有:1)外絕緣沿面放電，其主要原因是外絕緣污穢、爬電距離偏小、套管承受過電壓等；2)套管導電桿接頭處接觸不良引起懸浮放電；3)套管電容屏存在絕緣缺陷，出現內部氣泡放電、環氧樹脂開裂放電、電容屏外部爬電等；4)套管內部均壓屏蔽裝置松動，造成懸浮放電；5)套管絕緣外套端部密封不良出現放電。在常規試驗項目中往往難以發現這些缺陷，對GIS套管的安全運行構成了威脅，如果通過帶電檢測及時發現并處理隱患，將極大地提高其運行可靠性。

紅外測溫、超聲波法、特高頻法、SF6氣體成分分析等方法均可用于GIS套管帶電檢測。紅外測溫可發現套管外表面放電、內部絕緣放電等引起的電壓致熱性缺陷以及內部或外部接觸不良導致的電流致熱型缺陷；超聲波法的傳感器分為接觸式和非接觸式，接觸式傳感器可放置在GIS套管底部的金屬部分，用于檢測套管內部的放電信號，但由于超聲信號衰減速度較快，因此，僅能檢測到距離放電點較近的信號，非接觸式傳感器主要用于檢測套管外部的放電信號，如較強的電暈放電、沿面放電等，也可檢測到部分強烈的內部放電信號；特高頻法主要用于檢測套管內部的放電信號，檢測的靈敏度較高，但同時容易受到外界干擾的影響；SF6氣體成分分析主要用于分析套管內部放電后產生的特征性氣體，如SO2，H2S等，由于GIS套管氣室內一般有吸附劑，放電特征性氣體只有在嚴重放電情況下才可以檢測到。

2 放電性缺陷帶電檢測實例

2.1 放電性缺陷概況

2015年4月15日對某220 kV變電站進行紅外測溫時，發現110 kV 502間隔出線C相套管底座法蘭密封處發熱，溫度66.5℃，與正常相溫差達48.5 K(環境參照體溫度15.5℃，正常相溫度18℃)。4月16日采用超聲波和特高頻法對502間隔C相套管底座法蘭密封處進行了綜合診斷分析，均檢測到明顯放電特征信號。

2.2 缺陷檢測情況

110 kV 502間隔出線套管紅外測溫圖譜如圖1所示。

圖1 502間隔C相出線套管紅外成像圖譜

為了診斷發熱缺陷是否由放電引起，采用了超聲法和特高頻法對發熱處進行了綜合檢測，超聲法和特高頻法均檢測到了異常信號。超聲波采用非接觸式傳感器，將傳感器探頭對準C相套管發熱處，檢測到的信號如表1和圖2所示。

表1 超聲信號幅值mV

圖2 C相套管底座法蘭密封處超聲法檢測圖譜

為了排除空氣中其他地方放電造成的干擾，改變超聲傳感器方向，對各個方向進行檢測，當朝向C相套管出線接線板處時，也檢測到明顯放電信號，但是與底座法蘭密封處檢測到的超聲局放圖譜不同，如圖3所示。

為進一步分析放電性質，采用特高頻法對C相套管發熱處進行了局放檢測。將特高頻傳感器對準C相套管發熱處，檢測到的特高頻放電圖譜如圖4所示。由于現場難以采取良好的屏蔽措施，不能完全排除其他放電源對特高頻信號的干擾。

圖3 C相套管出線接線板處超聲局放檢測圖譜

圖4 C相套管底座法蘭密封處特高頻局放圖譜

2.3 缺陷分析

根據技術標準DLT664—2008和紅外成像檢測結果分析，502間隔出線C相套管存在電壓致熱型發熱缺陷，缺陷性質為嚴重缺陷。

根據C相套管底座法蘭密封處超聲圖譜，放電信號在幅值模式下同時有50 Hz和100 Hz相關性，在相位模式和時域波形模式下一個工頻周期內有兩簇放電信號；根據C相套管出線接線板處超聲圖譜，放電在幅值模式下只有50 Hz相關性，在相位模式和時域波形模式下，一個工頻周期內也僅有一簇放電信號。綜合上述分析，C相套管底部法蘭密封處和出線接線板處的放電信號特征是不相同的，因此，可以排除外部干擾信號的影響。

根據特高頻放電圖譜，放電信號滿足較為典型的外部氣隙放電特征。此外，在C相套管可見光圖片上，其底部法蘭密封處呈黑色，而正常相為灰白色，應為長期放電引起的。

綜合上述信息分析，此次紅外測溫發現的發熱缺陷是由于C相套管底座法蘭密封膠涂抹工藝存在不足，在長期大氣環境和電壓作用下，密封膠老化產生細小裂縫，套管根部為場強最集中區域，裂縫形成的氣隙在電壓作用下產生局部放電，而長期的局部放電使得密封處產生發熱，導致發熱缺陷。

3 結論及建議

1)紅外測溫、超聲波法和特高頻法均可用于檢測GIS套管放電性缺陷，且結合典型放電圖譜特征，可以根據超聲波法和特高頻法對放電進行定性分析；

2)502間隔出線C相套管存在電壓致熱型發熱缺陷，缺陷性質為嚴重缺陷，建議對套管底法蘭密封處重新涂抹帶導電性能密封膠，處理完后再次進行帶電檢測。

〔1〕何計謀，蒲路，祝嘉喜.126 kV復合套管SF6電流互感器絕緣結構設計〔J〕.高壓電器，2006，42(1):42-43.

〔2〕錢勇，黃成軍，江秀臣，等.GIS中局部放電在線監測現狀及發展.高壓電器，2004，40(6):453-456.

〔3〕錢勇，黃成軍，江秀臣，等.基于超高頻法的GIS局部放電在線監測研究現狀及展望〔J〕.電網技術.2005，29(1):40-43.

〔4〕劉衛東，錢家驪，黃瑜瓏.GIS局部放電特高頻(UHF)在線檢測定位裝置〔J〕.華通技術.2001(2):18-21.

〔5〕孫利朋，毛柳明，劉光文，等.SF6絕緣電流互感器放電性缺陷帶電檢測方法的分析〔J〕.高壓電器.2011，47(12): 76-79.

Analysis of on-line detection of GIS bushing discharge fault

HUANG Fuyong，SUN Lipeng，XU Bo，DUAN Xiaoli，WU Shuifeng
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

This paper introduces the common discharge defects of gas insulated switchgear(GIS)bushing，on-line detection methods and principles，and analyzes the causes of discharge defects.According to a GIS bushing external discharge defect，this paper uses comprehensive diagnosis of infrared，ultrasonic and ultra high frequency(UHF)，and analyzes defective parts，the causes of defects and preventive methods.

gas insulated switchgear(GIS)；bushing；discharge defect；on-line detection

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0069-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.018

2015-12-29 改回日期:2016-02-24