淺析GIS常用局部放電檢測方法

江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 王 志

1 引言

當前人們對電力資源的使用需求在不斷的增加，電力設備電壓等級在不斷的提高。在整個電力系統建設中，GIS 具有結構緊湊、占地面積小，使用可靠性高與維修保養工作量小和便捷的特點。由于其優勢特點較多，所以在電網的建設中具有較為廣泛的作用。對于該設備的使用來說，如在生產、安裝中存在質量問題，將會影響實際的絕緣效果，嚴重的會造成安全事故發生。經過研究表明，絕緣介質如果發生嚴重的擊穿放電情況，最終會導致設備的內部出現各種缺陷問題。嚴重影響了整體的絕緣效果。在GIS 設備的選擇與使用上，為保證故障發生概率不斷的降低，在具體工作中需要完成對內部缺陷問題的發現和處理，從而避免各種系統事故出現[1]。在當前的GIS 現場局部放電檢測方法中主要使用方法為超聲波檢測法和超高頻檢測法。

這兩種方法能夠在設備不停電的情況下對設備進行實時診斷，當故障需要進一步精確定位時，還需要聲—電聯合檢測等。

本文著重介紹現場局部放電檢測中常用的超聲波檢測、超高頻檢測方法的基本原理、檢測步驟注意事項，以及對檢測結果的特征判別。

2 基本原理

在電力設備的絕緣系統中，存在局部放電問題，主要內容是由于部分區域發生放電，即整個系統的運行過程中，部分區域被放電擊穿，但是部分區域并未發生放電擊穿的情況，因此形成局部放電的現狀。而導致這種情況發生的主要原因是首先局部電場具有局部變形，同時電廠更加集中。由于絕緣介質在局部范圍之內出現質量問題，將會導致設備出現局部放電的情況，這種情況主要集中在導體邊緣，更是會發生在絕緣的表面和內部。

2.1 超聲波檢測法

GIS 如果發生局部的放電問題，主要是設備內部絕緣區域發生各種分子之間的相互碰撞，使內部形成嚴重的壓力。內部發生各種壓力的轉變對整個設備的質量造成嚴重的影響[2]。絕緣設備內部的SF6氣體只能夠滿足縱波的傳播要求，同時還會對能量造成消除的效果。由于所產生壓力波具有不同的效果，所以考慮各種波長或者波段的實際內容完成分析，使其能量較為集中[3]。而在設備外部通過超聲波的傳感器能夠完成信號的接收，從而判斷是否出現各種局部放電問題，準確尋找到故障的發生區域，完成問題的快速處理。

2.2 超高頻檢測法

在電力設備發生各種絕緣局部放電時，其所產生的能源或者擊穿場強都較高。如局部的發生在較小的范圍時，整個工作過程也比較快，因此會導致在設備的局部范圍之內出現脈沖電流[4]。超高頻局部脈沖放電檢測方法的主要原理是檢測電力設備中局部放電所出現的超高頻電磁波，通過對高頻電磁波的信號完成檢測，能夠了解到設備是否出現各種局部放電的問題。配合內部的傳感器與外部的傳感器，可以直接反映設備的具體情況。根據檢測內容完成對現場電暈的干擾，從而保證其具有靈敏度和抗干擾性。

3 現場檢測步驟及注意事項

3.1 超聲波檢測法

3.1.1 檢測步驟

該檢測方式提供有“連續檢測模式”“相位檢測模式”及“脈沖檢測模式”。

一是涂抹耦合劑。在超聲波檢測方法使用中，為能夠保證傳感器和設備殼體具有良好的接觸，在設備的表面要完成耦合劑的涂抹。

二是設置參數。所使用設備要完成連續檢測的模式設定，對于設備檢測的要求完成各種數據的安排，根據是否為常規檢測來進行參數布置。

三是背景檢測。通過耦合劑將設備與被檢測裝置進行連接，同時保證信號穩定之后在按下背景按鈕。

四是信號檢測。傳感器需要與設備外殼完成相互的連接，儀器要設置為連續檢測模式，對傳輸信號的內容作出重點的研究，掌握各種數據信息內容，并對各種信號完成相互的對比，判斷是否存在明顯的變化。

五是異常診斷。檢測工作主要內容是對異常信號的判斷，在整個檢測工作中，原始也是最為基礎的數據檢測值具有登記，而隨著各種異常數據的出現，可以判斷為設備出現放電的情況，同時在檢測工作中，挪動傳感器，將信號數值放到最大，從而判斷局部放電的位置。

六是數據記錄。保存檢測譜圖，包括連續模式譜圖、相位模式譜圖及脈沖模式譜圖等。

3.1.2 注意事項

具體工作中，在開展檢測之前，需要完成設備背景檢測，背景檢測要保證能夠在設備附近的金屬結構上。

在開展檢測的過程中，應避免設備出現遺產振動，避免由于振動問題導致檢測結果出現變化，從而影響了實際的檢測效果。

聲波的檢測中會出現波段逐步減弱的情況，所以對于檢測點的位置作出合理的選擇，防止出現檢測數據不夠準確的情況。

3.2 超高頻檢測法

3.2.1 檢測步驟

一是設備連接。按照設備接線圖連接測試儀器各部件，將傳感器固定在盆式絕緣子上（可用綁帶扎好），將檢測儀主機及傳感器正確接地，電腦、檢測儀主機連接電源，開機。

二是工況檢查。開機后，運行檢測軟件，檢查主機與電腦通信狀態、同步狀態、相位偏移等參數，進行系統自檢，確認各通道工作正常。

三是設置檢測參數。設置變電站名稱、檢測位置等。并根據現場噪聲水平設置觸發閾值。

四是信號檢測。如檢測到異常信號進行記錄保存并進行分析診斷，否則進行下一步檢測。

3.2.2 注意事項

一是對于超高頻檢測技術來說，其可以對非屏蔽狀態的設備進行檢測，若出現屏蔽狀態將無法發生檢測。

二是當傳感器與盆式絕緣子完成緊密的接礎，將設備可以放置在準確的位置，同時要減少螺栓對內部電磁屏蔽的影響，更是要完成傳感器的合理布置，使其不會出現外部靜電干擾。

三是針對GIS 各個間隔之間的數據檢測，在不具備異常的情況下只有對接收信號作出研究，對于各種數據要避免不可用存儲的情況，如檢測到異常信號，必須對該間隔每個絕緣盆子進行檢測并存儲相應的數據。

4 檢測結果特征判別

典型放電類型分為自由顆粒放電、懸浮放電、電暈放電（尖端放電），自由顆粒脈沖模式譜如圖1所示，自由顆粒相位模式譜如圖2所示，懸浮放電連續模式譜如圖3所示。

圖1 自由顆粒脈沖模式譜

圖2 自由顆粒相位模式譜

圖3 懸浮放電連續模式譜

超高頻檢測典型故障譜， 電暈放電PRPS 譜如圖4、圖5所示，懸浮放電PRPS 譜如圖6、圖7所示，自由顆粒放電PRPS 譜如圖8所示。

圖4 電暈放電PRPS 譜

圖5 電暈放電PRPD 譜

圖6 懸浮放電PRPS 譜

圖7 懸浮放電PRPD 譜

圖8 自由顆粒放電PRPS 譜

超聲波檢測與超高頻檢測結果可參照相應的典型譜圖大致判斷故障類型，從而制定相應的檢修策略。

5 結語

出現局部放電反映了設備的絕緣狀況已經出現了問題，對于GIS，一般是超聲波與超高頻結合起來使用，兩者可以起到互補的作用，且故障判別一般采用典型故障圖譜對照法，隨著電力系統規模不斷地擴大，電力設備不斷地增多，不停電局部放電檢測法無疑給檢修人員提供了便利，大大減少了工作量。