GIS局部放電高效檢測及定位方法

蒙志強

（深圳供電局有限公司）

0 引言

電力系統進入到了高速發展的階段，電網的規模也在不斷的擴大，電力設備的電壓等級也在逐漸的升高。而電壓安全對設備的穩定性和可靠性的要求也越來越高。GIS設備它具有占地面積小、可以承受很強的破壞力、維護的次數少，有著很高的穩定性，在現在的變電站中越來越多被使用。

1 GIS設備的特點

現如今的電力系統實際的運行過程中，常規預試需要對GIS設備絕緣盆子開展局部放電檢測，如圖1所示，由于部分測絕緣盆子試口距離地面的高度為3～4m左右，通常需要繼保凳或踩著GIS的外殼攀爬上去進行檢測，導致試驗過程需佩戴全身式安全帶登高作業，給現場工作帶來了一定作業風險并增加作業時長。部分GIS殼體表面無安全帶固定點，會導致作業難度加大，作業風險提高，作業過程中移位時還存在踩踏相關管線、攝像頭等易損壞部件的風險。亟需一種多功能可伸縮的絕緣固定舉升裝置，將局放測試特高頻探頭等試驗儀器舉升固定至高處的絕緣盆子并緊密貼合進行檢測，代替人工攀爬貼合，從而顯著降低現場作業風險，提升工作效率［1-4］。

圖1 傳統GIS局放測試方法

2 新型舉升測試裝置研究與應用

筆者團隊結合現場測試過程中測試人員在GIS各盆子開展測試的難點及風險點，研究發明一款多功能的可伸縮式帶電測試儀器固定舉升裝置，如圖2所示，該裝置底部采用伸縮式輕質絕緣伸縮桿作為桿體的主要材料，桿體伸長長度可達3m，收縮長度小于1m，以適應現場常見被測設備高度，同時又便于攜帶搬運。桿頭用采用金屬螺紋管鎖扣連接可調節長度、角度的機械臂，機械臂末端連接可拆卸的萬向儀器夾持固定裝置。夾持固定裝置采用可活動的彈力夾以適應不同尺寸的測試儀器。同時在伸縮桿頂加裝專用儀器防墜落固定裝置，防止舉升或移動過程時檢測儀器滑落損壞，進而從根本上提高高處被試設備帶電監測試驗的工作效率，降低現場登高作業風險。

圖2 新型GIS局放測試儀舉升裝置

2.1 伸縮式絕緣舉

研究團隊對伸縮式舉升桿方案可行性進行驗證，擬設計每節長度為1.0m，總伸長長度為3m的絕緣伸縮桿，各節絕緣桿之間采用螺旋鎖扣進行鎖緊，最上節用金屬螺紋管連接機械臂，機械臂連接可萬向調節的儀器夾持固定裝置。驗證裝置可以根據現場GIS絕緣盆子等被試設備高度自由收縮絕緣桿，各節節絕緣桿均可以在任意伸出長度下鎖緊，方便現場作業人員自由調節舉升桿總高度。研究試驗人員移位測試時，方案絕緣舉升桿可以重力自動回縮，降低絕緣桿總高度后進行移動，可以有效減小現場工作人員的操作難度和作業風險。

2.2 可自由拆卸可調角度、長度的機械臂

在伸縮式絕緣桿頂部用金屬螺紋管連接的機械臂可以自由拆卸，方便替換其他裝置，實現絕緣伸縮桿的多功能使用。機械臂采用可以自由調節長度及旋轉角度的卡口設計，便于根據現場被測設備橫向尺寸及旋轉角度不同，自由調節機械臂以使夾持固定裝置固定于合適的位置緊密貼合被測設備，如圖3所示。

圖3 可拆卸可調角度的接卸臂

2.3 可調角度、尺寸的夾持固定裝置

為適應不同尺寸的測試儀器夾持固定，本裝置的末端夾持固定裝置將設計為可以滑動調節尺寸，并設計有一定彈力的夾持固定卡扣，便于固定不同尺寸的測試儀器，如圖4所示。同時其與機械臂連接處設置可自由轉向的萬向輪連接裝置，方便在機械臂大致角度固定后，測試儀器可以自由調節角度朝向以適應不同弧度的GIS絕緣盆子，從而實現測試儀器緊密貼合被測盆子［5-8］。

圖4 可調角度尺寸的夾持固定裝置

2.4 測試探頭防墜落及儀器固定夾持方案

研究團隊使用專用測試儀器防墜落繩，防止舉升測試儀器時，固定裝置松脫，儀器墜落造成的人身傷害。同時在桿頂加裝專用測試儀器夾持固定裝置，以解決部分廠家測試探頭與測試儀器信號發生器間測試線較短的難題。

3 GIS局部放電定位方法綜述

3.1 測試過程介紹

項目團隊對110kV某變電站開展站內110kV GIS局部放電測試，測試中發現3號主變變高間隔A相斷路器兩側及其附近盆子處存在異常局放信號。2021年7月6日，對其進行復測，異常局放信號依然存在，信號最大處位于3號主變變高1103間隔A相斷路器下側盆子處。2021年7月7日，對該間隔所有氣室進行SF6現場分解產物測試，測試結果正常。2021年7月8日，采用便攜式局放檢測定位儀、高速示波器對其進行局放精確檢測與定位測試，現場測試點布置如圖5所示，初步定位局放源位于3號主變變高1103間隔A相黃框位置，如圖6所示。

圖5 局放測試位置示意圖（圖示非3號主變變高間隔A相）

圖6 局放定位位置（圖示非3號主變變高間隔A相）

3.2 現場局部放電活動測試概述

該110kV變電站GIS間隔為三相分箱結構，各相具有獨立氣室，采用便攜式局放檢測定位儀、高速示波器對3號主變變高1103間隔A相進行精確局放檢測及定位測試。發現異常局放信號為持續性信號，在測試點2測得信號幅值最大，幅值約為－44dBm，信號強度中等。局放源定位在圖6所示3號主變變高間隔A相黃框位置附近，局部放電類型為絕緣件空穴／污穢放電。

3.2.1 便攜式局放檢測定位儀測試數據

如圖7所示，分別為PRPS、PRPD、累積PRPD、專家系統信號識別及自動定位信號圖譜，分別從不同維度反映局部放電信號特征，圖像特征具有典型空穴／污穢放電特征。

圖7 特高頻圖譜

3.2.2 高速示波器定位數據

如圖8所示，示波器定位圖譜進行時間差分析，計算可得局放信號定位位置在圖6所示3號主變變高1103間隔A相方框位置。該局放信號為持續性信號，信號密度較大，在測試點2盆子測得信號幅值最大，幅值約－44dBm，幅值大小一般。信號定位位置在圖6所示方框位置，局放類型為絕緣件空穴／污穢。因絕緣擊穿具有一定隨機性，該絕緣隱患可能會隨時導致故障的出現，其風險會隨著時間的推移而增加，存在較大的運行風險，建議密切監測信號的發展趨勢，擇機進行停電檢修處理［9-10］。

圖8 示波器定位數據圖

后續應結合專業巡視，定期對其開展局放測試，跟蹤信號發展趨勢，如信號異常增大，建議立即停電處理。如遇停電檢修，建議重點檢查圖6所示紅框位置（3號主變變高1103間隔A相）內所有絕緣件（盆式絕緣子、支撐絕緣件和絕緣拉桿，重點檢查盆式絕緣子）是否存在污穢、氣泡或裂痕等缺陷，對更換下的絕緣件進行無局放試驗和X射線測試，檢查絕緣件是否存在氣泡或裂痕缺陷。

4 結束語

GIS設備在電網中運用日益增多，在交接試驗、預防性試驗等過程中均需測量局部放電，但現場缺乏便捷安全的測量方法和快速定位手段。本文對于GIS局部放電類型確診、放電部分定位以及提升測試效率的新型工具應用進行了詳細的介紹。該多功能可伸縮的絕緣固定舉升裝置，可以將帶電測試儀等試驗設備舉升固定至一定高度，貼近運行設備開展檢測，適用于GIS設備局放檢測、主變電纜倉局放檢測、敞開式避雷器放電計數器的動作檢測、避雷器阻性電流檢測等需要在較高、較遠的地方接觸被試設備開展的試驗，可以代替人工攀爬或搭設腳手架，大大降低現場作業風險，顯著提升了工作效率。本裝置還可應用于其他需要固定舉升小型設備的場合，如噪音測試、無線電測試、紅外測試等，預期將能推廣至更多的行業。