GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

寧博功，何順

（1. 國電宣威發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 宣威 655410，2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217）

0 前言

GIS設(shè)備在電力行業(yè)運用相當(dāng)廣泛，其空間占地小，維護簡單等特點[1-5]受到發(fā)電和電網(wǎng)企業(yè)的歡迎，但同時由于其特殊的金屬封閉氣體絕緣結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致一旦GIS設(shè)備發(fā)生故障，檢修工作極為耗時耗力[6-9]。

為了防范GIS故障的發(fā)生且不影響供電，目前設(shè)備運維方采用了多種多樣的帶電檢測手段[10]，如紅外檢測[11]、SF6氣體成分檢測[12]、X射線檢測[13]和帶電局部放電檢測[14]等。其中特高頻局部放電測試作為非常有效的方法之一被廣泛采用[16]。由于其受外界干擾影響大及非定量的檢測方法，且無國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)行業(yè)規(guī)范等指導(dǎo)性文件，檢測人員有效地進行帶電局放檢測具有一定難度，本文所述的規(guī)范檢測流程對檢測流程標(biāo)準(zhǔn)化和提高檢測效率具有一定的幫助。

常規(guī)具有特高頻檢測功能的局部放電測試儀器種類較多，但使用方法大體相同，本文所述現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)流程適用于主流大多數(shù)多功能局部放電測試儀，但個別儀器存在部分界面及少許功能的不同，本文不單獨闡述。

1 測試現(xiàn)場勘察

接到GIS局部放電測試工作任務(wù)時，在有條件的情況下應(yīng)前往變電站現(xiàn)場開展現(xiàn)場勘察工作，對作業(yè)現(xiàn)場的條件、環(huán)境及其他影響作業(yè)的危險點進行勘察。

收集被測試GIS設(shè)備相關(guān)信息：

1）基礎(chǔ)信息：生產(chǎn)廠家、型號、出廠日期、投運日期等。收集被測試GIS設(shè)備的接線圖、布置圖和氣隔圖。

2）局放測試方式信息：了解被測試GIS設(shè)備是否安裝有內(nèi)置局放傳感器；了解被測試GIS設(shè)備的盆式絕緣子是否具備外置局放傳感器檢測條件。

3）缺陷信息：了解被測試GIS設(shè)備歷史上是否發(fā)生過缺陷、當(dāng)前是否存在未處理缺陷、同型號或同批次設(shè)備是否有家族性或批次性缺陷。

4）GIS局部放電測試工作為在帶電設(shè)備外殼上進行的工作，應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范辦理“廠站第二種工作票”。

5）召開班前會，明確安全措施實施情況、帶電部位、注意事項、風(fēng)險評估、危險點分析控制。

6）做好人員分工，應(yīng)將工作任務(wù)和安全責(zé)任分配并落實到每個工作人員身上，對不同工作分別進行安全技術(shù)交底。

7）注意工作環(huán)境和天氣影響等，特別是進入戶內(nèi)GIS設(shè)備室前應(yīng)先通風(fēng)15分鐘后方可進入。

2 GIS特高頻信號普測

2.1 特高頻傳感器校驗

開始測試之前，在確定局放檢測設(shè)備正常開機工作后，應(yīng)對特高頻傳感器進行校驗。可用手機等無線電發(fā)射設(shè)備對特高頻傳感器進行功能性校驗。若使用的多功能局部放電測試儀帶有特高頻發(fā)生器，則應(yīng)使用特高頻發(fā)生器進行校驗。

2.2 GIS特高頻背景測試

進入GIS設(shè)備區(qū)后，首先將多功能局部放電測試儀設(shè)置為“外同步”，并在得到變電站工作人員許可且驗電合格后將相位外同步發(fā)射器接入變電站內(nèi)的220 V電源中。

在空氣中進行特高頻背景測試，判斷周圍空間信號是否會對GIS本體的測試造成影響。選擇特高頻PRPD/PRPS模式，增益選擇：開，帶寬選擇：全通。觀察特高頻背景的測試情況：

1）空間中沒有特高頻信號，則繼續(xù)進行GIS本體的測試。

2）如果有一定的特高頻信號，但放在GIS盆式絕緣子等測點該信號變小不影響測試，則繼續(xù)進行GIS本體的測試。如果在戶內(nèi)GIS室發(fā)現(xiàn)有背景特高頻信號，可嘗試將室內(nèi)的照明、風(fēng)機和空調(diào)等電氣設(shè)施關(guān)閉，消除部分背景特高頻信號。

3）如果特高頻信號較大，影響所有GIS本體的測試，則需要采取措施，直到能夠很好的排除外部干擾信號對GIS本體特高頻測試的影響。干擾信號的排除手段主要有屏蔽帶法、濾波器法、背景干擾識別法。

屏蔽帶法：主要用于不帶金屬屏蔽的盆式絕緣子消除檢測時的外部干擾。檢測時，如果發(fā)現(xiàn)有異常信號，采用由金屬絲制成的屏蔽帶，將除傳感器放置位置處的盆式絕緣子其他外露部位全部包扎起來，使得外部干擾信號無法直接進入傳感器，從而實現(xiàn)抗干擾的效果。

濾波器法：利用濾波器抑制干擾。如較強的電暈信號，在300 MHz以上幅值仍很高，對現(xiàn)場檢測造成很大影響，可采用下限截止頻率為500 MHz的高通濾波器進行抑制；對于常見的手機通信干擾則可以采用900M Hz的窄帶阻波器進行抑制；還可使用窄帶法檢測，如采用300～600 MHz避開高頻干擾信號。需要注意的是，多數(shù)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號主要集中在1 GHz以下，因此盡量避免使用1 GHz以上的高通濾波器抗干擾檢測。若采用手持式局放檢測儀進行巡檢時，采用設(shè)備內(nèi)置軟件濾波模式可等效為濾波器法。

背景干擾識別法：對重復(fù)出現(xiàn)的干擾信號，可以根據(jù)信號的波形特征、頻譜特征和工頻相關(guān)性進行識別和消除。

2.3 GIS特高頻測試點的選擇

1）盆式絕緣子為環(huán)氧樹脂無金屬屏蔽

對于盆式絕緣子材料為環(huán)氧樹脂無金屬屏蔽，盆式絕緣子即為測試點，將傳感器放置在盆式絕緣子上進行測試，測試時需要對所有盆式絕緣子進行測試。

2）盆式絕緣子為環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽

對于盆式絕緣子材料為環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽形式的，特高頻信號無法穿透金屬，特高頻檢測受到較大影響，則可選擇其他代替部位，如：接地端子位置、觀察窗、電纜出線端等特高頻信號能夠順利傳出的位置進行仔細的檢測。同時，若環(huán)氧樹脂有金屬屏蔽帶的盆式絕緣子為帶澆注孔的形式，可進行以下測試選擇：一，澆注孔封板為絕緣環(huán)氧樹脂材料的，可將傳感器放置在上面直接測試；二，澆注孔封板為金屬材質(zhì)的，需拆開澆注孔封板后進行測試（風(fēng)險提示：注意多數(shù)廠家提出澆注孔封板不能自行拆開的，具體需拆卸前與廠家聯(lián)系）。

2.4 GIS本體特高頻測試

根據(jù)背景測試后的特高頻設(shè)置，對所有GIS間隔進行特高頻信號普測，測試點按照前面所述進行選擇。

測試時在多功能局部放電測試儀特高頻PRPD/PRPS模式下觀察是否具有局放典型缺陷圖譜特征，并做好記錄。

3 GIS局部放電源定位（普測異常）

對于存在局放信號異常的GIS需進行局部放電源定位，最終判斷信號來自于GIS內(nèi)部的具體位置，或者來自于外部。

3.1 局放信號類型分析

在應(yīng)用局放定位時需要對局放信號的類型進行判斷，因此，需要保存多張10 ms、5 ms、2 ms、1 ms時基下的示波器波形圖，以便于對局放類型進行判斷。并對比分析圖譜特征綜合判斷局放類型。

3.2 信號幅值定位法

當(dāng)測試時發(fā)現(xiàn)明顯局放信號時，可使用幅值定位法進行初步定位。將兩個或者更多的特高頻傳感器放置在GIS本體上，觀察示波器波形中的超聲信號或者特高頻信號幅值大小對應(yīng)關(guān)系，以幅值較大的傳感器位置為基準(zhǔn)點，通過不斷挪動其他傳感器，觀察挪動傳感器的信號幅值變化趨勢，幅值變大則局放信號源位于傳感器挪動方向，幅值變小則局放信號源位于傳感器挪動反方向，進多次多方向幅值比較最終可初步判斷局放信號源的位置。

3.3 特高頻時差精確定位

特高頻時差定位依據(jù)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號到達不同特高頻傳感器的時間不同，從而依據(jù)電磁波傳播速度3×108m/s，計算出局部放電源的位置。

1）在疑似存在局放信號的氣室兩端盆式絕緣子（或其他可測到特高頻信號的地方）各固定一個特高頻傳感器（紅、黃色），并在附近空氣中放置一個特高頻傳感器（綠色）。

2）利用示波器讀取各傳感器信號圖譜，選取特征明顯的一簇脈沖信號，并放大至納秒級時域（如圖1），可觀察到紅色傳感器較黃色傳感器先接收到局放信號，利用示波器測量紅黃波形起始沿差值Δt，通過以下公式計算局部放電源的位置。

圖1 示波器定位波形圖

其中：x為局部放電源與紅色傳感器間距離；D為紅黃色傳感器間距離。

3）如有必要，重復(fù)步驟1和步驟2，傳感器布置方向改為氣室橫向布置，可以更加精確確定局放電源位置。

4 結(jié)束語

針對工作票工作實施情況進行總結(jié)，主要指工作任務(wù)是否按計劃完成，是否發(fā)現(xiàn)局放異常情況，以及下一步工作計劃。同時對設(shè)備安全運行進行正確評估，特別要查找當(dāng)天工作中的不安全因素并舉一反三，制訂相應(yīng)的防范措施，避免同類錯誤在今后工作中發(fā)生。整理檢測結(jié)果，編制報告。

隨著社會科學(xué)技術(shù)水平日益發(fā)展，電力設(shè)備運維也向更為智能合理的方向進步。帶電局放放電檢測是一項非常有效的提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的方法，有效且規(guī)范化的開展GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場測試會有事半功倍的效果。筆者希望每一位電力設(shè)備運維人員都能熟練掌握GIS設(shè)備特高頻局部放電現(xiàn)場測試方法，將更多的設(shè)備隱患控制在萌芽階段，減少損失，提高供電安全可靠性。