特高頻檢測技術在GIS 中的實際應用

朱光 翟晨宇

摘要：本文依據現有GIS設備局部放電帶電檢測技術方法，針對性的論述特高頻檢測技術在GIS局放檢測中的應用。從特高頻檢測技術在GIS帶電測試中的檢測基本原理出發，結合不同局部放電缺陷類型在GIS設備中產生脈沖特征量的不同，分析并判斷GIS內部發生放電時可能局部放電缺陷類型。此外，結合時差定位法，對GIS設備中產生的局部放電源進行準確定位，為精確檢修提供可靠的保證。

關鍵詞：GIS;局部放電;特高頻;故障診斷

1、特高頻檢測技術

特高頻法檢測技術主要是通過檢測電力設備內部發生局部放電時的電流脈沖激勵的頻率高達數吉赫茲的電磁波信號來實現局部放電檢測。特高頻檢測法因其檢測頻段高（通常為300-3000MHz），抗干擾能力強、檢測靈敏度高等優點，廣泛應用于GIS設備的局部放電類型的檢測、定位和故障類型識別。

2放電缺陷類型識別與診斷

（1）絕緣內部空穴或沿面放電缺陷

該類缺陷主要由設備絕緣內部存在空穴、裂紋、絕緣表面污穢等引起的設備內部非貫穿性放電現象，該類缺陷與工頻電場具有明顯的相關性，是引起設備絕緣擊穿的主要威脅。該類放電具有放電次數少、周期重復性底，放點幅值比較分散，但放電相位較穩定，放電時間間隔不穩定，無明顯極性效應。

（2）懸浮電位放電缺陷

懸浮電位放電是指設備內部某一金屬部件與導體（或接地體）失去電位連接，存在一較小間隙，從而產生的接觸不良放電。通常在產生懸浮電位放電時，懸浮部件往往伴隨著振動，因此也可分為可變間隙的懸浮放電和固定間隙的懸浮放電。該類放電具有放電脈沖幅值穩定，且相鄰放電時間間隔基本一致，當懸浮金屬體不對稱時，正負半波檢測信號有極性差異。

（3）電暈放電缺陷

該類缺陷主要由設備內部導體毛刺、外殼毛刺等引起，是氣體中極不均勻電場所特有的一種放電現象。該類缺陷較小時，往往會被逐漸燒蝕，對設備的危害較小，但在過電壓作用下仍就會存在設備擊穿隱患，應根據信號幅值大小予以關注。該類放電具有放電次數少，放點幅值分散性小，時間間隔均勻，放電的極性效應非常明顯。

（4）自由金屬微粒放電缺陷

該類缺陷主要由設備安裝過程或開關動作過程產生的金屬碎屑引起，隨著內部電場的周期性變化，該類金屬微粒表現為隨機性移動或跳動現象，當微粒在高壓導體與低壓外殼之間跳動幅值加大時，則存在設備擊穿危險。該類放電具有放電幅值分布較廣，放電時間間隔不穩定，極性效應不應明顯，在整個工頻周期相位均有放電信號分布。

綜上所述，基于不同放電類型產生不同的放電脈沖特征，應結合對應的典型放電特征圖譜（常用為PRPD、PRPS）進行判定，從而診斷出正確的放電類型。

3特高頻檢測技術在GIS中的實際應用

3.1現場檢測

基于特高頻檢測技術原理，2018年9月，檢測人員對某1000kV特高壓站1000kV GIS T0432C相刀閘檢測出異常信號。PD74i在1000kV GIS T0432C相刀閘處檢測出典型的局放信號，信號幅值最大為-30.4dbm，為典型的絕緣異常信號。局放信號特征符合絕緣缺陷特征。T0432 C相刀閘內置傳感器具體檢測圖譜如圖a所示，T0332C相刀閘內置傳感器具體檢測圖譜如圖b所示。

現場檢測人員使用PD71局放診斷與定位儀對T0432 C相刀閘和T0332 C相刀閘內置特高頻傳感器進行時差定位，CH1通道連接T0432C相刀閘處內置特高頻傳感器，CH2通道連接T0332 C相刀閘內置特高頻傳感器。

3.2放電源定位

利用PD71特高頻進行時差定位，對放電源位置進行定位，CH1通道連接T0432C相刀閘處內置特高頻傳感器，CH2通道連接T0332 C相刀閘內置特高頻傳感器，兩傳感器距離9.95米，自動定位結果顯示放電源位于距CH1通道傳感器3.2米附近，如圖c所示。

根據差定位結果，結合對GIS T0432 C相刀閘結構分析，判斷該絕緣缺陷位于T0432 C相刀閘盆式絕緣子或者T0432 C相刀閘支撐絕緣筒上。

3.3缺陷處理

2018年10月23日，監督T0432隔離開關C相氣室局放的重癥監護系統投入運行，隨即監測到-52dBm左右的放電信號。10月23日至12月1日，放電幅值一直在-52～-42dBm上下浮動，趨勢未見明顯增長。

2019年4月份對T0432刀閘解體，在低位盆子處（與盆子連接側）導體下方外表面處發現了一片黑色痕跡并在導向環對應位置發現了一處缺口，如圖d所示。

導向環上的缺口可能導致了缺口附近的電場發生畸變，從而在運行中對其包裹部位的導體進行放電，局部放電量較小，僅將對側金屬部位燒黑，而導向環側并未觀察到放電痕跡。因導體上的疑似放電點位置正好處于導向環的邊緣，因此在溫度降低時因熱脹冷縮的原因，導體與導向環之間的相對位置發生變化，電場強度及局部放電情況隨之變化，這與現場測得的局放強度隨著溫度變化的試驗結果相吻合。

3、總結

本文介紹了現有常用GIS設備局部放電帶電檢測的方法，詳細介紹了特高頻檢測技術在GIS局部放電帶電檢測中的應用，分析了不同類型局放具有的信號特征，以利于不同類型局放缺陷的識別。結合現場實際檢測應用，對檢測結果進行進一步分析，得出被測GIS設備某氣室中存在著疑似懸浮電位放電。特高頻檢測技術在GIS設備局放中的應用，具有快速、準確、可靠性高等優點，逐步占據了GIS局放帶電檢測的主導地位，對提高GIS設備可靠運行具有現實而重要的意義。

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