帶電檢測技術在GIS缺陷檢測中的應用

李月華

國網重慶市電力公司檢修分公司

帶電檢測技術在GIS缺陷檢測中的應用

李月華

國網重慶市電力公司檢修分公司

介紹了目前常用的GIS帶電檢測技術手段及檢測方法，給出了一種精確缺陷定位方法。結合利用帶電檢測技術發現的500kVHGIS設備潛伏性缺陷的典型案例，對特高頻及超聲波檢測、氣體成分分析、紅外熱像檢測、聲電聯合定位技術等帶電檢測技術手段的實際應用進行了詳細分析，通過解體驗證了綜合檢測手段的有效性和檢測結果的正確性。

帶電檢測；GIS缺陷檢測；應用

GIS設備的安全運行對電力系統的穩定至關重要，一旦發生故障，將引起所轄局部地區乃至全部地區停電事故，GIS在設備制造、運輸、安裝、運行等環節均有可能產生安全隱患，造成絕緣缺陷。通過局部放電帶電檢測發現GIS的絕緣缺陷是一種科學有效的方法，相比停電試驗能夠有效地發現其內部早期的絕緣缺陷，并能對缺陷點進行定位，以指導檢修，提高GIS的可靠性。帶電檢測技術在不停電條件下可掌握設備的運行狀態，能避免故障的發生，減少事故率，降低設備檢修成本。

1、常用局部放電帶電檢測技術簡述

目前，現場經常采用的GIS局部放電帶電檢測方法主要有特高頻局部放電帶電檢測、超聲波局部放電帶電檢測、SF}氣體成分分析、紅外熱成像檢測。

1.1 特高頻局部放電帶電檢測

當GIS設備內部存在局部放電時，擊穿過程很快，將產生很陡的脈沖電流，其上升時間小于1ns，并激發出頻率高達300-3000MHz的特高頻電磁波信號。GIS的同軸結構相當十一個良好的波導，特高頻電磁波信號在其內部傳播時衰減很小，在經過盆式絕緣子等非金屬連接部位時，特高頻電磁波信號會向外傳播。特高頻局部放電帶電檢測就是根據局部放電所激發的電磁波的這些特性，利用內置或外置的特高頻傳感器來接收電磁波信號并對其進行分析，從而判斷缺陷類型和進行缺陷定位。

1.2 超聲波局部放電帶電檢測

當GIS設備內部存在放電或振動缺陷時，會產生沖擊的聲波或振動，以球面波的形式向外傳播，把頻率在20-100kH，的聲波稱為超聲波，超聲波信號通過殼體向外傳播，超聲波局部放電帶電檢測就是通過放置在GIS殼體上的壓敏傳感器接收傳播到殼體上的超聲波信號，再通過對聲信號的分析判斷來診斷GIS內部是否發生了局部放電或異常振動缺陷，并實現放電或異常振動缺陷的定位。

1.3 氣體成分分析

當GIS設備內部存在放電或過熱缺陷時，放電及過熱產生的能量會導致SF6氣體發生分解，產生SO2，H2S，CO等分解產物，不同的缺陷類型其分解產物有一定差別，通過采用SF6氣體分解產物分析設備對SF6氣體進行檢測，來診斷GIS設備內部放電或過熱缺陷。

1.4 紅外熱像檢測技術

任何物體由于其自身分子的運動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場，俗稱“熱像”。電力設備故障發熱時也會發射紅外線，并形成熱像。紅外熱像檢測技術是通過吸收這種紅外輻射能量，測出電力設備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設備發熱情況。

1.5 缺陷定位技術

缺陷定位技術主要包括幅值定位和時延定位。幅值定位主要是利用特高頻及超聲波信號的衰減作用，距離放電源越近的傳感器檢測到的信號越強，但由于特高頻信號在GIS腔體中衰減較小，因此采用特高頻幅值定位時定位精度較差，往往只能將缺陷定位到某一個間隔或氣室。時延定位技術是根據所測信號的時間差與被測信號的傳播速度的乘積來計算放電源到傳感器的距離，時延定位又可分為電電聯合定位、聲聲聯合定位以及聲電聯合定位技術，當能同時檢測到特高頻及超聲波信號時，可采用聲電聯合定位法進行放電源定位。

2、典型缺陷特征研究應用

2.1 尖端放電

對于高壓導體上的尖端，電源電壓升至30kV時，尖端起始放電，視在放電量約為lOpC，隨著電壓升高，局放量有所增加，但最終會局限在一個范圍內，直至擊穿。可以看出，尖端放電信號的極性效應非常明顯，通常在工頻相位的負半周出現，放電信號強度較弱且相位分布較寬，放電次數較多。但較高電壓等級下另一個半周也可能出現放電信號，幅值更高且位分布較窄，放電次數較少。對于外殼上的尖端，圖譜正好相反。

2.2 懸浮電位放電

對于懸浮電位體缺陷，電源電壓升至57kV時，懸浮電位體開始放電，視在放電量約為5000pC，隨著電壓升高，局放量增加緩慢，最終會局限在一個范圍內，直至擊穿。懸浮電位放電起始電壓比較高，一旦開始，局放量就比較大，測試到放電信號通常在工頻相位的正、負半周均會出現，且具有一定對稱性，放電信號幅值很大且相鄰放電信號時間間隔基本一致，放電次數少，放電重復率較低。

2.4 氣隙放電

對于氣隙放電，電源電壓升至36kV時，固體絕緣介質內氣隙開始放電，視在放電量約為58pC，隨著電壓升高，局放量有所增加，直至擊穿，氣隙放電信號的放電次數少，周期重復性低。放電幅值較分散，但放電相位較穩定，在正、負半周均有放電信號，無明顯極性效應。

結束語：

設計和研制了5種GIS設備典型缺陷，包括4種典型絕緣缺陷和1種電接觸不良導致的機械振動缺陷。在此基礎上設計并建設了GIS帶電檢測缺陷模擬平臺，平臺通過內置特高頻傳感器和安裝盆式絕緣子，可以進行特高頻信號檢測。同時平臺通過高壓出線套管模擬GIS變電站電纜出線結構，可用來開展電纜缺陷模擬和電纜局放帶電檢測等研究。開展4種典型絕緣缺陷的特征實驗研究，獲得了相應放電圖譜及其特征，可指導GIS帶電檢測現場異常信號類型的判定。平臺能夠真實模擬變電站運行工況、復雜電磁環境下各種設備典型缺陷，能開展GIS設備狀態監測技術的研究開發、技能培訓、儀器校驗與比對等工作。

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[2]段肖力，呂玉宏，葉會生，謝耀恒，吳水鋒.多手段定位技術在GIS局部放電帶電檢測中的應用[J].湖南電力，2016，(02)：43-45+49.