GIS超高頻局部放電在線監測系統研究及應用

馬 健

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

GIS技術是一種創新、高效的組合電器。近些年，隨著電力系統各項機制的不斷完善，GIS技術已經開始廣泛應用在變電站GIS設備運行檢測中，并且能夠有效檢測到電網運行中出現的狀況。此外，它能夠在短時間內檢測到電網設備中出現的問題，從而有助于排除整個設備的安全隱患，進而提升設備的整體運行效率。

1 關于超高頻概念的分析

無線電頻主要是在300～3 000 MHz的頻段，對應波長是100～10 cm。超高頻是一種復雜的技術。通常情況下，在超高頻帶寬內，來自于地面上的各種不同類型信號都不會通過電離層折返地面，而是都被發送到更遠的區域中。另外，宇宙發送來的信號，大部分都是穿透電離層直接到達地面。很多用戶熟悉的“短波”傳播在超高頻中并不能夠真正被了解。大氣中的對流層在一定程度上會使超高頻發生彎曲，使得通信范圍進一步向外擴散。很多大氣散射、EME傳播都可以被觀察到。然而，這些模式不能夠提供穩定的通信。一般情況下，超高頻影響的范圍比較廣，傳送各種信息數據的速度也非常快。但是，整體耗能、穿透力卻非常弱，很多作業區域的環境要求較高。近些年，超高頻技術已經廣泛應用到了海港的運輸中。

2 關于GIS超高頻局部放電在線監測系統的研究

GIS是電網系統運行中的重要設備，如果GIS設備出現故障，一定程度上會帶來很大的經濟損失，尤其是大型負荷GIS終端服務站。如果因為某些原因造成停電6天的現象，很多重要廠家或者企業將會造成870萬元的損失。近些年，隨著社會經濟持續不斷的發展，GIS設備整體需求量呈現上升趨勢。當下，GIS生產廠家非常多，不同廠家的制造水平也存在很大差異。另外，產品質量也有很大差別。早期投入發展的GIS顯然已經不能滿足新時代電力系統發展需要。早期安裝的GIS由于長時間運行，很多部件都已經開始出現老化現象，并且容易出現各種故障。由于受到現場施工條件的影響，新加裝的GIS設備也會出現各種微小故障，這與廣大社會民眾追求電網穩定性的發展要求相背離。因此，為了保證電網設備正常、穩定運行，提升電網狀態綜合檢修水平，需要相關電網企業管理人員投入更多的時間、精力和資金來發展在線監測技術，從而能夠對所有GIS設備運轉狀況進行深入普查，以此得到更加可靠、穩定的運行數據。在此基礎上，還應該制定一套完整的綜合檢修方案。通常情況下，超高頻發是指通過使用局部放電輻射出來的一種UHF電磁波，需對其進行綜合檢測[1]。這種方法具有抗干擾能力強、靈敏度高等特點。這種非接觸測量方式，一定程度上對整個二次設備和人員整體安全性產生了很大影響，適用于在線綜合監測，并且能夠短時間內快速判斷出影響設備運行的原因，進而安排相關人員對其進行解決和處理，以此保證整個電網設備在安全的環境中運行。當下，很多電網系統采用的是局放檢測綜合信息系統。這種運行系統使用的盆子式傳感器靈敏度非常低，并且整個工程安裝數量非常大，整體運行成本也非常高。因此，需要相關技術人員以一種與時俱進的心態來創造更多創新、高效的傳感器，不管是在靈敏度上還是在屏蔽性能方面，都能夠獲得較大提升。傳感器信息技術參數如表1所示。

表1 傳感器相關信息技術參數

以往電網中的同軸電纜在布局時會對現場進行綜合布線，整個工程需要大量的工作人員。在工程操作過程中常常會出現查找工作頻繁、投入資金成本高、整體穩定性低的現象，在某種程度上還會嚴重影響GIS設備整體的美觀性。

3 關于GIS超高頻局部放電在線監測系統的應用分析

GIS具備放電在線監測，是一種創新型、綜合性的檢測系統[2]。近些年，隨著電網各項機制的不斷深化改革，這種技術已經被廣泛應用于電網系統。例如，國外某公司局部飯店在線檢測系統對我國某地區220 kV某變電站放電情況進行綜合、全面監測，發現GIS設備中盆式絕緣子上面安裝有8個不同類型的UHF高性能傳感器、4臺光電轉換單元和1個綜合光纖配線箱。局部放電過程中產生的超高頻信號，能夠通過絕緣盆子中的窗口進行全面測量[3]。通常情況下，相關工作管理人員會選擇在控制室中安裝一整套PDM UHF局部放電在線監測系統設備、1個PC機柜和1個遠程診斷綜合通信柜。一般情況下，PDM在線監測系統站端運行的大多數軟件為一種小型smart SUB，遠端監控查看軟件一般為smart HQ。這些都是某企業開發用來配合后臺操作系統使用的綜合分析軟件。在2015年初，亞運會供電設備在進行帶電檢測過程中發現，在110 kV 6號高性能變壓器中，GIS避雷器氣室存在很大響聲。相關工作人員通過對該設備進行超高頻局部放電操作后發現，變壓器中的GIS避雷器氣室存在非常嚴重的絕緣缺陷[4]。通過對這6個盆式絕緣子進行綜合檢測后發現，距離避雷器氣室中絕緣子信號強度越強，空氣中的信號會越來越弱。通過對其進行綜合判斷發現，信號來源于避雷器氣室的內部。最后，在廠家調派過來的專業技術人員的正確指導下，依照相關操作流程打開避雷器氣室中的盆式絕緣子后發現，避雷器中的高壓導電桿會跟隨整個盆式絕緣子一同升起，其他絕緣子都處于正常的運行狀態。GIS超高頻局部放電在線監測是一種創新型系統[5]，出現這種問題的主要原因是避雷器高壓導電桿中的連接螺栓被燒毀，因此不能起到良好的固定作用。在這種狀態下，發現了很多SF6綜合分解物，說明內部擁有非常強大的能量使得SF6氣體出現分解。假設這種缺陷不能在短時間內發現，那么會一直出現局部放電現象[6]，SF6氣體的分解產物也會不斷增加。

4 結 論

GIS是一種創新型、高效用的組合電器。這種組合電器在超高壓變電站中使用廣泛，一定程度上承載著城市電網負荷運行的重任。近些年，隨著電力系統的持續不斷發展，在整個電網運行過程中投入的GIS設備規模也在不斷擴大，且對GIS設備日常維護提出了越來越高的要求。另外，特高頻局放檢測可以通過GIS正常運轉設備內部各種放電對其進行綜合檢測，從而為整個設備的正常運轉提供更加穩定的綜合檢測技術手段。