【摘 要】近些年，隨著我國市場經濟的不斷成熟以及工農業(yè)發(fā)展的需要，用電量是逐年增加，同時對供電的穩(wěn)定性、安全性也是提出更高的要求。這就要求我們應采取合理措施切實做好電力系統(tǒng)的安全、工作。而與此同時，GIS設備被廣泛的應用到電力系統(tǒng)中。從某種程度上講，絕緣故障對GIS設備能否持續(xù)穩(wěn)定運行起著非常重要的作用，因此作為診斷絕緣故障的主要方法——局部放電檢測技術，被廣大GIS設備制造商以及使用者所青睞。本文就結合局部放電檢測技術原理，對GIS局部放電檢測進行簡單分析與討論。

【關鍵詞】電力系統(tǒng)；局部放電檢測；GIS設備；絕緣故障

所謂GIS 是指氣體絕緣全封閉組合電器，從其功能講，它是確保供電穩(wěn)定性的基礎，是當前電力系統(tǒng)中的主要使用設備。一旦其在運行過程中發(fā)生故障，勢必會對電力系統(tǒng)運行產生一定負面影響，致使局部甚至全部地區(qū)停電。當前誘發(fā)該GIS設備出現(xiàn)故障的原因主要是設備絕緣性能劣化。

1.局部放電檢測分析

局部放電檢測是GIS運行狀態(tài)分析和缺陷故障診斷的有效手段，主要利用超聲波、特高頻、光檢測和化學檢測等方法來實現(xiàn)。

2012年試驗人員進行某220kV變電站帶電測試時，發(fā)現(xiàn)110kVGIS某出線間隔的避雷器處存在異常聲響。工作人員經過仔細檢查后，初步懷疑GIS內部存在局部放電，隨后采用多種檢測手段對該設備進行了重點測試。

1.1局部放電檢測

1.1.1特高頻局放測試

使用特高頻局放測試儀在該避雷器上端盆式絕緣子處進行測試，測試信號具有一定對稱性，在一個工頻周期內出現(xiàn)兩簇比較集中的信號聚集點，且幅值和相位都比較穩(wěn)定，表現(xiàn)出典型的懸浮局部放電特征。因此可初步判斷盆式絕緣子處存在局部放電信號，放電源存在于該絕緣子附近或相鄰氣室內部。

1.1.2超聲波局放測試

工作人員對避雷器氣室附近多處位置進行了超聲波局放測試，根據(jù)各標記點的檢測情況，對比分析超聲信號的變化趨勢，得到如下所示的譜圖。

從圖中可看出，有效值和峰值明顯增大，有效值達8mv，峰值達20mv，頻率成分2大于頻率成分1；相位模式圖譜中，數(shù)簇信號集聚點周期性呈現(xiàn)。通過多次重復測試發(fā)現(xiàn)，該超聲信號的有效值和峰值表現(xiàn)穩(wěn)定，100Hz相關性強烈，表現(xiàn)出懸浮放電的基本特征。

1.1.3分解產物測試

根據(jù)超聲定位情況，初步判斷局放源位于避雷器上部的氣室內。為進一步了解放電程度，工作人員進行了該出線氣室的SF6分解產物檢測，得到下列測試數(shù)據(jù)。H2S、SO2及HF含量值均為0uL/L，CO為54.4 uL/L。由檢測數(shù)據(jù)結果可知，放電分解產物含量較低，測試儀并沒有得出明顯的氣體濃度值。

1.1.4設備解體分析

GIS設備停電后，檢修人員進行了解體檢查，發(fā)現(xiàn)避雷器上端導體連接處屏蔽罩松動，屏蔽罩內部連接導體上有明顯的放電灼蝕痕跡，因此可推斷，屏蔽罩松動是造成懸浮放電的主要原因。

1.2分解產物檢測分析

通過上述局部放電測試情況可看出，采用特高頻法和超聲波法均得到了明顯的異常信號譜圖，而分解產物分析法幾乎沒有得出氣體含量數(shù)據(jù)，同時也表明了該方法檢測局放的靈敏度較差。

針對局放情況下氣體組分濃度檢測不靈敏的問題，分析以下幾點原因：

（1）局部放電能量相對較小，長時間的局放積累才能逐漸促使SF6發(fā)生分解。同時，設備內部的分解產物含量極低，性能又不穩(wěn)定，容易發(fā)生氣體組分間的轉變，導致其濃度不易被檢測。

（2）分解產物測試儀檢測的H2S、HF等氣體，不屬于SF6放電分解的直接產生氣體或特征氣體組分。H2S是固體絕緣材料分解產生的氣體成分，在故障能量較大時才會出現(xiàn)；SO2、HF由低氟化物與微水微氧反應生成SOF2、SO2F2、SOF4等氣體；并進一步水解形成的。因此，在放電程度不劇烈、微水微氧含量低的條件下，H2S、HF等氣體的濃度極小。

（3）分解氣體在氣室的擴散效應以及氣體采樣位置都對確定氣體組分濃度有重要影響。局放源所在的氣室較長，空間范圍比較大，氣體組分擴散均勻的時間會變長，并且隨著擴散效應氣體濃度會有所降低。

（4）氣體傳感器經過多次檢測使用后，會造成不可逆轉的損耗，導致其靈敏度和準確性降低。氣體傳感器使用壽命短的缺點，是分解產物測試儀測試效果逐漸變差的主要原因，相應的檢測氣體組分濃度也存在一定偏差。

2.氣室故障分析

2013年，一座220kV變電站某110kVGIS間隔發(fā)生跳閘故障。僅從設備外觀檢查，看不出任何異常跡象；停電情況下，采用局放儀測試顯然是沒有作用的。工作人員利用分解產物測試儀對該故障間隔各氣室進行了氣體成分檢測，得到了下表中的試驗數(shù)據(jù)。

依照《國家電網(wǎng)公司電力設備帶電檢測技術規(guī)范》規(guī)定：當SO2≤2uL/L且H2S≤2uL/L時，屬正常狀態(tài)；當SO2≥5uL/L或H2S≥5uL/L時，屬缺陷狀態(tài)。從上述表中數(shù)據(jù)可明顯看出，II母氣室中的SO2和H2S氣體含量分別達到了68.1uL/L、22.8uL/L，遠遠超出了規(guī)程標準，而其他氣室的各氣體含量均屬正常。因此可推斷，電氣故障發(fā)生在II母氣室內部。

檢修人員根據(jù)工作計劃安排，對II母氣室進行（下轉第246頁）（上接第175頁）了解體，發(fā)現(xiàn)A相母線分支導體接頭過熱燒熔并造成接地。根據(jù)現(xiàn)場燒損情況及GIS內部導體連接結構，分析造成本次故障的直接原因為導體接觸電阻大導致過熱，長期熱量累積造成導體接觸點熔化，液體金屬流淌或飛濺最終引起絕緣擊穿。

廠家技術人員、檢修人員相互配合，對母線氣室內部導體連接情況進行檢查，逐個測量母線上方梅花觸頭的接觸電阻，對電阻超標的及時更換。GIS故障消除并試驗合格后投入運行，一周內進行了該間隔各氣室的局部放電檢測和氣體成分分析，均未發(fā)現(xiàn)異常情況。

利用SF6分解產物檢測方法，迅速查找到故障氣室，并有的放矢的采取處理措施，減少了不必要的檢修工作，節(jié)省了大量人力和時間。

3.結論

應該說，隨著我國國民經濟的不斷發(fā)展，社會對供電穩(wěn)定性、安全性要求越來越高，這就使得人們對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性提出了更高要求。而對GIS絕緣狀況進行實時檢測成為確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的最有效手段。通過相關研究表明，GIS設備局部放電會導致其外殼產生較大流動的電磁波，從而使得接地線上有放電脈沖電流流過。此外，設備局部放電還會導致通道內部壓力瞬間增大，致使GIS氣體產生超聲波或者縱波，另外也會在其外殼上形成各種聲波，像表面波、橫波。而這些物理或者是化學特征都成為了檢測局部放電信號的傳感對象。

【參考文獻】

[1]高凱，倪浩，司文榮.GIS局部放電檢測及其波形特征分析[J].華東電力，2010（10）.

[2]S.Okabe，T.Kawashima，H.Wada.Deterioration characteristics of insulation subjected to partial discharge in SF6 gas.EEE Transmission and Distribution Conference and Exhibition： Asia Pacific.2002.10， Vol.2： pp792～797.