多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)在非GIS設(shè)備局部放電定位分析中的應(yīng)用研究

伊國鑫

摘 要：本文提出了一種對非GIS電氣設(shè)備局部放電放電源分析、定位的有效檢測方法，通過對多種頻段檢測設(shè)備局部放電方法的研究與歸納，提出了采用超高頻、高頻、射頻三種局部放電檢測技術(shù)的有效組合，將超高頻、高頻、射頻局部放電信號在變電站三維空間內(nèi)組合分析，形成多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)來分析、定位非GIS電氣設(shè)備局部放電的一種有效檢測方法。

關(guān)鍵詞：局部放電定位;多頻段;三維測試;非GIS設(shè)備

中圖分類號：TM855 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0132-02

0 引言

在變電站局部放電帶電檢測過程中，異常信號源的追蹤定位一直是工作中的重點和難點。GIS設(shè)備局部放電檢測通常采用超聲波局部放電檢測法、超高頻局部放電檢測法進行局部放電檢測并通過聲電聯(lián)合測試法進行放電源定位，可快速有效的發(fā)現(xiàn)變電站GIS電氣設(shè)備局部放電信號源，但是，對于非GIS設(shè)備的局部放電定位，由于現(xiàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜多變等因素，成為設(shè)備局部放電檢測中的弱項。

1 多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)

由于非GIS設(shè)備局部放電信號來源于GIS設(shè)備外部空間，超聲波局部放電檢測技術(shù)無法得到有效應(yīng)用，因此，采用超高頻、高頻、射頻三種局部放電檢測技術(shù)進行有效組合，研究三種檢測技術(shù)檢測得到的局部放電信號在空間的傳播方式，將超高頻、高頻、射頻局部放電信號在三維空間內(nèi)組合分析，形成多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)。

超高頻局部放電測試儀PDS-G1500，具有兩個超高頻測試通道，配備有兩個方形超高頻測試傳感器，傳感器與儀器之間通過10米長的同軸電纜連接。通常測試GIS設(shè)備時，將一個傳感器的信號采集面貼向GIS設(shè)備盆子采集信號，另一個傳感器放置在盆子附近空間，采集設(shè)備外部空間信號作為比對。

采用多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)查找非GIS設(shè)備故障源，測試人員將兩個超高頻傳感器在空間縱向及橫向位置接收信號，以1號傳感器為原點，2號傳感器以10米為軸，在1號傳感器東南西北四個方位接收信號，將測試區(qū)域在空間內(nèi)劃分成四個三維區(qū)域。測得在四個三維區(qū)域邊界的兩個信號最大測試點;隨后測試人員手持射頻局部放電測試儀，沿三維空間兩個測試信號最大點連接成的直線行進，測試人員移動過程中，在直線上測得空間射頻局部放電信號最大點。將超高頻傳感器原點與三維區(qū)域射頻最大點連接成一條直線，測試人員手持射頻局部放電測試儀自原點沿原點與三維區(qū)域射頻最大點構(gòu)成的直線移動測試，最終在直線上測得的射頻信號最大點即為故障源位置。

2 多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)應(yīng)用案例

某330kV變電站GIS設(shè)備超高頻局部放電檢測過程中，檢測到異常放電信號，在明確異常放電信號來自GIS設(shè)備外部空間后，檢測人員將超高頻局部放電測試儀檢測傳感器在空間不同維度持續(xù)進行測試，確定放電信號確實持續(xù)存在，并在縱向區(qū)域信號幅值呈增長趨勢。因此，采用多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)查找非變電站設(shè)備區(qū)內(nèi)異常放電信號放電源。

本次查找非GIS設(shè)備故障源，測試人員將兩個超高頻傳感器在空間縱向及橫向位置接收信號，以1號傳感器為原點，2號傳感器以10米為軸，在1號傳感器東南西北四個方位接收信號，將測試區(qū)域在空間內(nèi)劃分成四個三維區(qū)域，如圖1所示。在三維區(qū)域邊界東向（A點）、邊界西向（B點）測得信號幅值大于另外兩條邊界測試點;隨后測試人員手持射頻局部放電測試儀PDS100，自A點向B點直線運動，測試人員移動過程中，在直線AB測得空間射頻局部放電信號最大點C。

將傳感器原點與C點連接成一條直線，測試人員手持射頻局部放電測試儀自原點沿原點與C點構(gòu)成的直線移動測試，最終發(fā)現(xiàn)在直線上射頻信號最大點D，測試信號圖譜如圖2所示（其中橙色曲線為變電站背景曲線，綠色曲線為射頻局部放電信號）。

從測試D點射頻局部放電信號與背景信號的對比圖可以看到設(shè)備測得的局放信號與基線的對比信號強度有一定增加。存在異常放電信號。

射頻信號最大點D點位于變電站35kV設(shè)備區(qū)#4干式電抗器C相處，利用PD-check高頻局部放電測試儀對#4干式電抗器進線電纜外護層接地電纜進行高頻局部放電測試，得到測試圖譜如圖3所示，從高頻局部放電圖譜中可以明顯發(fā)現(xiàn)存在異常放電。高頻局放檢測情況如下：

將特高頻檢測與高頻檢測進行定相橫向?qū)Ρ确治觯齻€高頻傳感器依次套接在35kV#4電抗器的A、B、C三相電纜接地線上，一個特高頻傳感器放置在35kV#4電抗器附近。在電纜接地線上可測得明顯的高頻脈沖信號，該脈沖信號個數(shù)較多，幅值較大，與特高頻脈沖一一對應(yīng)，具有明顯的工頻相關(guān)性，與懸浮類放電的特征相符，應(yīng)為懸浮類放電。此外，相比A、B兩相，C相電纜接地線上測得的高頻信號幅值明顯偏大，且極性與前兩者相反，因而判斷高頻脈沖信號來自于C相。

采用特高頻時差法進行定位分析，其中，綠色標(biāo)識傳感器的位置設(shè)定于35kV#4電抗器C相1號檢測點，紅色標(biāo)識的傳感器與綠色標(biāo)識的傳感器保持一定的距離，圍繞著綠色標(biāo)識的傳感器，在空間各個方向上移動紅色標(biāo)識的傳感器進行時差分析。在各個方向上移動紅色標(biāo)識傳感器得到的時間差測試結(jié)果基本相同。

典型的結(jié)果如圖4所示。綠色標(biāo)識的特高頻信號在時間上超前于紅色標(biāo)識的特高頻信號，信號源應(yīng)靠近綠色標(biāo)識的傳感器，即靠近1號檢測點。

綜合上述定位分析結(jié)果，結(jié)合電抗器的結(jié)構(gòu)，該放電源應(yīng)位于35kV#4電抗器C相1號檢測點的上部，即電抗器的高壓導(dǎo)線連接處。

對#4電抗器停電后檢查放電源，發(fā)現(xiàn)#4電抗器C相高壓導(dǎo)線與電抗器本體連接處螺栓松動，緊固處理后投入運行，投運后再次進行超高頻局放檢測，檢測結(jié)果合格，局放信號消失，前期局放源定位準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)在非GIS電氣設(shè)備局部放電檢測中的研究，應(yīng)用在某330kV變電站空間異常放電信號的定位分析，幫助檢測人員快速、有效的定位放電信號源，并得到有效驗證。本文提出的多頻段三維聯(lián)合測試技術(shù)成功、有效的分析、定位非GIS電氣設(shè)備局部放電，解決了非GIS設(shè)備局部放電放電源分析、定位的困難，也為所有非GIS電氣設(shè)備局部放電放電源的定位提供了思路和有效的解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉君華，等.采用聲電聯(lián)合法的GIS局部放電定位試驗研究[J].高電壓技術(shù)，2009.31（10）：58-63.

[2] 郝海燕，等.超聲波、特高頻局部放電聯(lián)合定位方法的應(yīng)用研究[J].陜西理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，33（5）：31-35.