一種可快速裝拆的GIS局部放電測試接口裝置和應用

廣東電網有限責任公司中山供電局 鄧光昱 梁麗麗 王偉平 梁智康 張志強 張 寧

隨著電網結構的發展，GIS設備將越來越多的應用于電力系統中，對于日益增加的GIS設備數量，開展GIS局部放電測試時將面臨較繁瑣的裝拆GIS絕緣盤金屬片的工作，大大增加試驗人員的工作量；測試過程中人員手扶傳感器會影響電磁波信號的精確度，人機功效差；測試過程中易受到外界中人員手扶傳感器會影響電磁波信號的精確度，人機功效差；測試過程中易受到外界信號干擾，導致測量的信號量失真；傳感器與GIS絕緣盤澆注孔之間的縫隙會導致一部分電磁波信號流失，無法獲取完整的信號。同時，當需要對GIS局部放電信號量進行監測時，沒有便捷快速的方法對傳感器進行固定，也不能有效屏蔽外界干擾信號，難以實現長時間有效監測GIS局部放電信號[1-4]。

本文針對現階段GIS局部放電測試需要多次裝拆GIS絕緣盤金屬片、手扶傳感器、易受外界信號干擾等缺點[5-8]，提出并研制一種可快速裝拆GIS局部放電測試接口裝置，該接口裝置可通過調節螺栓固定在GIS絕緣盤上，裝置內部的澆注孔填充模塊能夠使傳感器與原GIS絕緣盤澆注孔緊密貼合，裝置內部設置的彈片能夠快速裝拆傳感器，同時還能通過電子標識碼定位技術準確定位GIS位置，提高抗干擾能力、并能快速裝拆傳感器，具有良好的人機功效，有效解決了以往GIS局部放電測試存在的上述不足問題。

1 GIS局部放電測試接口裝置結構與功能設計

1.1 裝置結構設計

GIS局部放電測試接口裝置由接口裝置安裝模塊、傳感器插拔單元、澆筑孔填充模塊和電子位置標識碼單元組成。

接口裝置安裝模塊：包括絕緣盤螺絲位置調節構件、緊固螺栓和安裝構件，其中絕緣盤螺絲位置調節構件為左右對稱結構，調節構件上設置由緊固螺栓，另一側則與安裝構件相連接。旋轉緊固螺栓時可以調節絕緣盤螺絲位置構件，其寬度尺寸與不同寬度的GIS絕緣盤自適應。絕緣盤螺絲位置構件的寬度調整好后，可以直接通過安裝構件將接口裝置快速安裝在GIS絕緣盤上（見圖1）。

圖1 GIS局部放電測試接口裝置圖

傳感器插拔單元：由基座、絕緣盤寬度調節構件、緊固螺栓和緊固彈片組成。基座與絕緣盤螺絲位置調節構件相連，基座兩側設置對稱的絕緣盤寬度調節構件，寬度調節構件上安裝緊固螺栓，旋轉兩側的緊固螺栓可以調節絕緣盤寬度調節構件，其寬度能夠與不同尺寸的傳感器自適應，可以通過兩側調節構件的受力使傳感器牢牢固定并緊密貼合于GIS絕緣盤澆筑孔上。緊固彈片與基座相連，當傳感器插入接口裝置時，傳感器施加的力會壓緊兩側的緊固彈片，緊固彈片的反作用力能有效固定傳感器。

澆筑孔填充模塊：澆筑孔填充模塊位于基座的中空位置，在進行澆筑孔填充之前，需要預估傳感器與原GIS絕緣盤澆筑孔之間的縫隙，根據這個縫隙制作以環氧樹脂為材料的澆筑孔薄片，通過插入數個澆筑孔薄片來填補傳感器與原澆筑孔之間的縫隙，實現傳感器與澆筑孔緊密貼合，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號的衰減，提高檢測的有效性。

電子位置標識碼單元：電子位置標識碼與緊固彈片上的彈簧相連，當彈片受到向下的壓力發生轉動時，使密封蓋板打開，測量主機與電子標識芯片的電磁屏屏蔽打開，測量主機可以遠程連接位置標識芯片，喚醒芯片從而獲取位置信息，并與檢測到的信號數據自動關聯，無需人員手動抄寫電子標識碼的位置信息。另外，電子標識碼密封蓋板上設置了該位置相應的二維碼，通過掃碼的方式可以快速獲取該位置的信息，實現快速精準定位。

1.2 功能設計

GIS局部放電測試接口裝置適用于正常結構的GIS絕緣盤，實現以下主要功能。

通過調節緊固螺栓使絕緣盤螺絲位置調節構件移動，從而帶動安裝構件移動，調好后的寬度能夠快速安裝于GIS絕緣盤上，實現快速固定且固定效果好；

通過調節緊固螺栓使絕緣盤寬度調節構件移動，其寬度能夠與不同尺寸的傳感器自適應，能夠有效固定傳感器，省去人力手扶傳感器的步驟，人機功效好。緊固彈片與彈簧配合能夠實現傳感器快速插拔功能；

澆筑孔填充模塊使用環氧樹脂薄片填補了傳感器與空氣之間的縫隙，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號的衰減，提高檢測的有效性。同時，采用澆注孔填充的形式可以避免傳統測試過程中需要過次拆裝GIS絕緣盤上的金屬片，減少工作時間，提高工作效率；

傳感器插拔單元與傳感器配合形成一個密閉的空間，有效隔絕外界信號的干擾，提高檢測的精確度；

電子位置標識碼能夠自動獲取位置信息，并與檢測到的信號數據關聯，無需人員手動抄寫電子標識碼的位置信息。另外，電子位置標識碼密封蓋板上設置了該位置相應的二維碼，通過掃碼的方式可以快速獲取該位置的信息，實現快速精準定位。

2 GIS局部放電測試接口裝置關鍵技術

2.1 可快速裝拆的GIS絕緣盤接口裝置設計

GIS局部放電測試接口裝置采用緊固螺栓與調節構件相配合，能夠簡單快速的調節接口裝置的安裝尺寸，適用于不同寬度的GIS絕緣盤，適應能力強，能夠進行快速裝拆。安裝構件在調節構件的受力下能夠牢固安裝在GIS絕緣盤上，固定效果好。

2.2 傳感器自適應插拔技術

安裝在絕緣盤寬度調節構件與緊固螺栓相配合，通過旋轉緊固螺栓來調節絕緣盤寬度調節構件，使其尺寸與傳感器適應，當傳感器插入接口裝置時，其尺寸與傳感器尺寸相適應，省去人力手扶傳感器的步驟，節約人力的同時也能避免因人為原因導致傳感器無法緊密貼合GIS絕緣盤澆注孔，且適用于不同類型的傳感器。

2.3 澆注孔填充設計

傳統的GIS局部放電測試存在GIS絕緣盤澆筑孔與傳感器不能緊密貼合的情況，導致一部分電磁波信號通過空氣傳輸出去，使傳感器不能捕捉到完整的信號。為了解決上述問題，本文采用澆筑孔填充的形式，將制作成薄片的環氧樹脂板插入傳感器與澆注孔之間的縫隙，直至傳感器與插入的環氧樹脂板緊密貼合，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號的衰減，提高檢測的有效性。同時，采用澆注孔填充的形式可以避免傳統測試過程中需要過次拆裝GIS絕緣盤上的金屬片，減少工作時間，提高工作效率，實現良好的人機功效。

2.4 電子位置標識碼定位技術

變電站內存在大量的GIS室，由于沒有精準的定位技術，每一次進行GIS局部放電測試時的位置都不可能完全相同，導致無法對歷次的測試數據進行比較分析，發生故障時，不能提供有效的技術支撐。為了提高測試的精確度，本文為每一個GIS絕緣盤澆筑孔設置專屬的電子位置標識碼，可以通過掃描黏貼在標識碼上二維碼快速獲取當前GIS絕緣盤的位置。該電子位置標識碼密封蓋板一側與彈片相連，當彈片受到向下的壓力發生轉動時，使密封蓋板打開，測量主機與電子標識芯片的電磁屏屏蔽打開，測量主機可以遠程連接位置標識芯片，喚醒芯片從而獲取位置信息，并與檢測到的信號數據自動關聯，無需人員手動抄寫電子標識碼的位置信息，實現自動化，也方便遠程系統及時獲取數據，從而對GIS運維狀況進行分析總結。

3 GIS局部放電測試接口裝置應用實例

本文研發的一種GIS局部放電測試接口裝置成功安裝于220kV團結變電站，該接口裝置可以實現智能、高效、便捷地開展GIS局部放電測試，確保測試的準確度和精確性，極大地提高工作效率，實現良好的人機功效。

3.1 實施背景及應用情況

現將該接口裝置應用于團結站所有的110kV GIS間隔，對裝置的使用效果進行驗收，可以得出表1。

表1 110kV GIS局部放電測試各流程所需時間

從表1可以明顯看出，使用研制的接口裝置后，測試過程中避免了人員手扶傳感器的情況，單點的GIS局部放電測試時間由13min降至1min，縮短了91.2%的測試時間。

3.2 抗干擾能力測試

為測試安裝接口裝置前后的抗干擾能力，將火嘴放置于GIS內部，其釋放出來的電磁脈沖可以產生類似于局放信號的電磁波。分別檢測安裝接口前后傳感器接收到的信號幅值，實驗結果如圖2所示。圖2（a）為局放源在GIS設備內部時，傳感器接收到的局放圖譜，圖2（b）為局放源在GIS設備外部模擬干擾信號時，傳感器接收到的局放圖譜。結果顯示安裝接口裝置后傳感器接收到的信號幅值明顯高于人員手扶傳感器開展測試時接收到的信號幅值，測試結果證明該接口裝置具有良好的屏蔽功能，可以提高信號檢測的有效性，抗干擾能力強。

圖2 局放圖譜

3.3 GIS局部放電測試接口裝置應用推廣

中山供電局現有62個GIS變電站，需要開展大量的GIS局部放電測試工作，如果將該接口裝置批量投入使用，將有效解決GIS局部放電測試過程中出現的效率低、人機功效差等問題，使測試過程簡單化。

4 結語

文中對傳統的GIS局部放電測試存在的問題進行分析，提出了一種可快速拆卸的GIS局部放電測試接口裝置，該裝置能夠顯著減少工作時長，抗干擾能力強，實現人機功效。

該接口裝置結構簡單、安裝方便，有效解決了GIS局部放電測試過程中頻繁的裝拆工作，提高工作效率的同時還能提高抗干擾能力。裝置配備的電子位置標識碼可以快速建立了基于澆注孔位置的測試圖譜檔案庫，為局放缺陷判斷、定位測量和計算提供了快速方法，有助于分析GIS設備的運行狀況，實現快速高效開展GIS局部放電測試。