曾瀾鈺

摘要：GIS設(shè)備局部放電是其絕緣劣化的征兆以及表現(xiàn)方式，為了能夠?qū)IS設(shè)備的絕緣劣化狀況進行一定的診斷，就必須開展局部放電測試。文章在局部放電檢測原理介紹的基礎(chǔ)上，對正常運行下GIS設(shè)備局部放電測試進行一定的探討。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備；局部放電；測試；特高頻法

中圖分類號：TM855 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

1 引言

1.1 GIS設(shè)備局部放電測試技術(shù)研究的重要性

GIS設(shè)備以其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝工作量小、占地面積小以及檢修周期長等優(yōu)點，擁有大量的現(xiàn)有用戶和潛在用戶。但是GIS設(shè)備在投入使用之后，如果沒有采用有效的手段進行維護，一旦出現(xiàn)事故，其危害后果非常嚴(yán)重，并且維修時間長、維修過程復(fù)雜，因此一定要對其進行有效的維護。其中GIS設(shè)備局部放電是其絕緣劣化的征兆以及表現(xiàn)方式，如果想要對其絕緣劣化進行控制，就必須進行局部放電測試。

1.2 GIS設(shè)備局部放電測試技術(shù)的現(xiàn)狀

GIS設(shè)備局部放電設(shè)備測試的方法主要有超高頻法、振動法以及聲測法。其中超高頻法在GIS中的應(yīng)用比較廣泛，但是一般要求要在其內(nèi)部安裝一個耦合器，并且必須要是在其出廠的時候進行安裝，因此被用于重要變電站GIS設(shè)備安裝中，主要被用于進行連續(xù)固定在線檢測；還有振動法和聲測法，這兩種方法的原理比較相似，兩者都屬于是超聲波法，并且都很適合進行帶點巡檢以及短期在線監(jiān)測，其中聲測法對于異常突起、自由微粒以及絕緣子上的顆粒等都具有很高的反應(yīng)靈敏度。

2 GIS局部放電的原因分析

2.1 GIS設(shè)備局部放電的產(chǎn)生原因

其中GIS設(shè)備的局部放電，可以看成是絕緣系統(tǒng)在電場的作用下，部分區(qū)域出現(xiàn)了放電情況，但是并沒有貫穿施加在電壓的導(dǎo)體之間，這就是局部放電。這一現(xiàn)象主要發(fā)生在流注的起始階段，不管是哪種電壓種類都是一樣的，并且都要比最小先導(dǎo)起始電壓和擊穿電壓小。這一現(xiàn)象有可能是在導(dǎo)體上發(fā)生，也有可能是在絕緣體表面或者內(nèi)部發(fā)生。

GIS設(shè)備發(fā)生絕緣早期故障的形式主要就是局部放電，引起局部放電的原因包括：

2.1.1 載流導(dǎo)體表面存在一定的缺陷。導(dǎo)體表面存在一些毛刺、尖角等都會導(dǎo)致表面電場出現(xiàn)強度不均勻情況，并且這些因素通常都是在制造或者安裝的時候出現(xiàn)的。如果是在穩(wěn)定的工頻電壓下，通常是不會出現(xiàn)擊穿的，但是如果是在沖擊電壓或者操作的時候，擊穿就非常容易發(fā)生。

2.1.2 絕緣子表面存在一定的缺陷。這種缺陷的引起主要是因為制造質(zhì)量不良，導(dǎo)致絕緣子中存在氣泡或者裂紋引起的或者是在安裝的時候留下了一些塵埃、污跡等引起的。

2.1.3 在進行GIS設(shè)備制造或者安裝的時候，留下了一些自由導(dǎo)電微粒。

2.1.4 導(dǎo)電部分存在一些接觸不良。

2.2 GIS設(shè)備局部放電的危害

GIS局部放電會產(chǎn)生一系列縱波、橫波以及表面波。其中在氣體中只對縱波進行傳播，在固體中可以對縱波和橫波進行傳播。GIS出現(xiàn)故障的通常是絕緣性故障，其中這些故障出現(xiàn)的重要先兆和表現(xiàn)形式就是GIS出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象。在一定情況下，設(shè)備中的局部放電現(xiàn)象幾乎能夠存在很長時間，并且每進行一次放電，就會對設(shè)備的絕緣產(chǎn)生一定的破壞，這種破壞長期積累下來，其破壞量也在逐漸的累計，在其足夠大的時候，就會對絕緣介質(zhì)進行擊穿，從而造成短路，徹底損壞設(shè)備。

3 GIS設(shè)備局部放電的測試原理

GIS設(shè)備一旦出現(xiàn)局部放電情況，就會伴隨著電脈沖、光、熱、超聲波以及化學(xué)變化等物理現(xiàn)象而出現(xiàn)。并且只要GIS設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，就會導(dǎo)致高頻電氣擾動的產(chǎn)生，并且還會把所有和其相連的電氣回路進行傳播，放電信號只要通過對連接到設(shè)備端子上的超高頻測試測試裝置即可接到。另外在其局部放電發(fā)生過程中，還會伴隨著爆裂狀聲發(fā)射，從而出現(xiàn)超聲波，并且迅速地向四周介質(zhì)進行傳播，然后通過GIS外殼上所安裝的超聲波傳感器，把這些超聲波轉(zhuǎn)化成電信號，從而測試GIS內(nèi)部局部放電水平。

4 超高頻法（UHF法）在GIS局部放電測試中的應(yīng)用

目前GIS局部放電測試最常用的方法就是超高頻法（UHF法），這一技術(shù)是在UHF（0.3～3HHz）頻段內(nèi)，選擇出一個合適的頻段，來對局部放電的電磁波信號進行檢測。其中GIS設(shè)備運行現(xiàn)場的干擾源主要集中在300MHz以下頻段，而在300MHz以上的頻段衰減很快，并且很容易被屏蔽。選擇超高頻段的電磁信號作為檢測信號，可以避開常規(guī)電氣測試方法中難以識別的電力系統(tǒng)干擾，顯著提高局部放電檢測的信噪比。UHF法的優(yōu)點是原理簡單、運用方便，由于所測信號的時差在ns級，不僅需要測量設(shè)備具有很高的采樣率和頻寬，還要求被測信號的起始脈沖清晰，以讀取信號的起始時間。由于GIS中盆式絕緣子通常是環(huán)氧樹脂材料，對電磁波信號的衰減較小，因此，UHF定位法得到了廣泛

應(yīng)用。

5 正常運行下GIS設(shè)備局部放電測試

在近些年來，正常運行下進行GIS設(shè)備局部放電測試越來越受到重視，但是在進行測試的時候有可能會受到一定的條件限制，因此大部分都是在GIS設(shè)備投入使用之后出現(xiàn)異?；蛘呤窃诙ㄆ谶M行維修的時候，才會進行檢測。但是如果是在這種情況下進行檢測，其檢修困難度就會有所增加升，檢修成本也會提高，并且工作量大、停電時間長，因此最好是在正常運行下進行GIS設(shè)備局部放電測試。其中SF6絕緣電氣設(shè)備存在的缺陷具有一定的多樣性，并且在不同現(xiàn)象所得到的測量結(jié)果也不相同，因此在對數(shù)據(jù)進行分析的時候一定要根據(jù)其經(jīng)驗進行判斷。其中需要進行測量的數(shù)據(jù)包括：采集信號的有效值以及峰值的大小、工頻的頻率相關(guān)性、有效值和峰值之間的比較關(guān)系以及2倍工頻的頻率相關(guān)性等。對所測試驗數(shù)據(jù)進行參考并進行分析判斷。其中模擬實驗的模擬對象是中心導(dǎo)體尖角毛刺、自由顆粒以及盆形絕緣子尖角毛刺這3種比較常見的故障。

經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，超聲法和超高頻法很適合正在運行下的GIS設(shè)備放電測試。但這兩種方法在對傳感器加裝以及信號分析上卻有很大的區(qū)別，通常超高頻法測量只能夠是利用絕緣盆子以及罐體開窗加裝耦合器進行，但是超聲法的測量則可以直接在罐體表面進行。這兩種方法到底哪一種更具有優(yōu)勢一直是業(yè)內(nèi)爭論的焦點，但是在經(jīng)過多年來各種檢驗手段的運用，發(fā)現(xiàn)這兩種方法在對GIS內(nèi)部的某種缺陷進行檢測的時候，只是其靈敏度不同罷了，并不能徹底地分出誰優(yōu)誰劣。因此在對兩種方法進行使用的時候，需要根據(jù)當(dāng)時外部干擾不同以及實驗數(shù)據(jù)判別差異來決定選用哪種。GIS設(shè)備內(nèi)部故障的有效診斷，可以采用工頻交流耐壓以及局部放電測試相結(jié)合的方式。

6 結(jié)語

在正常運行電壓下，對GIS設(shè)備進行局部放電測試，其所測結(jié)果就是對其絕緣情況進行判斷的一個重要依據(jù)。GIS設(shè)備的內(nèi)部故障診斷，則可以通過采用工頻交流耐壓以及局部放電測試相結(jié)合的方法進行，其有效性可以得到大大的提升。另外在GIS設(shè)備已經(jīng)進行了大量現(xiàn)場實驗的前提下，可以對專家診斷系統(tǒng)進行一定的編制，這樣可以有效地對GIS設(shè)備內(nèi)部故障情況進行診斷。

參考文獻

[1]王萬寶，李永寧，周迎新，楊琦新，等.GIS超聲波局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用分析[J].電氣技術(shù)，2012，2（1）：49-52.

[2]韓桂芹.GIS局部放電測試在交接試驗中的嘗試[J].科園月刊，2008，3（2）：115-116.

[3]李成榕，王浩，鄭書生.GIS局部放電的超聲波檢測頻帶試驗研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2007，1（1）：41-45.

[4]高自偉，張大為，劉義，關(guān)永明，王春剛.正常運行電壓下GIS局部放電測試[J].黑龍江電力，2009，31（3）：205-207.

[5]高自偉，鄭哲鈺，周威勇.基于聲測法的GIS局部放電及故障分析[J].東北電力技術(shù)，2010，7（1）：1-3.

[6]王宇坤.GIS設(shè)備串聯(lián)諧振耐壓試驗在現(xiàn)場的應(yīng)用[J].華東電力，2008，36（3）：107-108.

（責(zé)任編輯：劉 晶）