潘能鍇

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

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亭子口水電站GIS局部放電檢測(cè)與故障分析

潘能鍇

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

GIS(氣體絕緣封閉式組合電器)以其體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)單講述亭子口電站GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)的總體情況，對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)到的局放報(bào)警信號(hào)進(jìn)行分析判斷，提出報(bào)警信號(hào)的解決思路和現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)做法，最終排查出現(xiàn)場(chǎng)引起的干擾源，解除了GIS設(shè)備內(nèi)部放電信號(hào)的疑慮，并總結(jié)了對(duì)GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的做法。為確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，分析和處理局放裝置的報(bào)警信號(hào)非常重要。

GIS 局部放電 故障分析 亭子口水電站

1 概述

局部放電測(cè)量有助于發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部的多種絕緣缺陷，是診斷GIS健康狀態(tài)的重要手段。在GIS制造、安裝、運(yùn)行和檢修的各個(gè)環(huán)節(jié)，凡是具備條件的，都應(yīng)該進(jìn)行局部放電檢測(cè)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，局部放電特高頻檢測(cè)具有檢測(cè)靈敏高和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于發(fā)電廠(chǎng)和變電站現(xiàn)場(chǎng)條件下的GIS局部放電測(cè)量。GIS雖然具有較高的安全可靠性，但加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配等多種原因，使得GIS設(shè)備不可避免地存在絕緣缺陷，影響其長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。這些缺陷通常比較微小和隱蔽，不足以導(dǎo)致在工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)立即擊穿，但投入運(yùn)行后在正常運(yùn)行電壓作用下會(huì)發(fā)生局部放電，使缺陷逐漸發(fā)展擴(kuò)大，甚至造成整個(gè)絕緣擊穿或沿面閃絡(luò)，從而對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行造成威脅。通過(guò)局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可減小不必要的拆卸檢修工作量，大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率。本文就GIS 設(shè)備局部放電檢測(cè)技術(shù)及故障進(jìn)行分析。

2 設(shè)備概況

亭子口公司主接線(xiàn)采用的是發(fā)電機(jī)變壓器組聯(lián)合單元接線(xiàn)，500kV采用角形接線(xiàn)，接線(xiàn)方式簡(jiǎn)單、清晰、投資最少，運(yùn)行可靠性較高，但繼電保護(hù)和控制相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)要避免開(kāi)環(huán)。電站初期為1回出線(xiàn)，四角形接線(xiàn)改為三角形接線(xiàn)，僅設(shè)3臺(tái)高壓斷路器。后期第2回出線(xiàn)時(shí)，增加1臺(tái)高壓斷路器成為四角形接線(xiàn)。500kV GIS主要設(shè)備布置在500kV GIS室。亭子口公司初期工程共有3個(gè)間隔并排布置，每個(gè)間隔呈臥式分層布置有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等設(shè)備，并安裝局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

亭子口電站在現(xiàn)場(chǎng)組裝GIS設(shè)備時(shí)裝設(shè)內(nèi)置傳感器，監(jiān)測(cè)點(diǎn)共計(jì)45個(gè)，覆蓋整個(gè)開(kāi)關(guān)站所有GIS關(guān)鍵設(shè)備。GIS內(nèi)部發(fā)生的局部放電特高頻信號(hào)，信號(hào)處理單元進(jìn)行濾波、放大和檢波，數(shù)據(jù)采集單元將傳感器捕獲的放電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，完成特征量檢出，進(jìn)行波形、頻譜和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)缺陷預(yù)警。處理結(jié)果經(jīng)通信接口傳送至全帶寬掃頻0.5GHz～1.5GHz的HHI-PDS系統(tǒng)，依托強(qiáng)大的特征頻譜圖庫(kù)和分析軟件，能準(zhǔn)確判定局部放電原因和位置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，遠(yuǎn)程用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)GIS的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

該局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS在運(yùn)行過(guò)程中的局部放電情況，可以及時(shí)對(duì)GIS絕緣異常狀態(tài)和放電性故障做出預(yù)警，實(shí)時(shí)掌握局放的發(fā)展趨勢(shì)，為GIS正常運(yùn)行提供必要的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，提高GIS運(yùn)行互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控；可對(duì)局部放電信號(hào)的強(qiáng)度、密度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析，對(duì)局部放電傾向性的推移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，對(duì)放電程度進(jìn)行評(píng)估，避免重大事故發(fā)生。

3 報(bào)警信號(hào)的判斷分析

亭子口電站GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，從投運(yùn)試運(yùn)行開(kāi)始，主機(jī)系統(tǒng)就不斷地收到報(bào)警信號(hào)，而且信號(hào)出現(xiàn)的范圍廣而多，系統(tǒng)的軟件分析不出具體原因，詢(xún)問(wèn)廠(chǎng)家也得不到明確答復(fù)，廠(chǎng)家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)也無(wú)法查找出。因此，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)軟件進(jìn)行升級(jí)，才能判斷報(bào)警信號(hào)為干擾信號(hào)。軟件升級(jí)主要是針對(duì)增加外部環(huán)境傳感器所作的抗干擾軟件調(diào)整，同時(shí)根據(jù)習(xí)慣使用方法，要求廠(chǎng)家進(jìn)行優(yōu)化。

升級(jí)后,仍然收到報(bào)警信號(hào)。我們做法是，先查看后臺(tái)報(bào)警數(shù)據(jù)報(bào)表和三維譜圖，整理出它的規(guī)律，并將數(shù)據(jù)及時(shí)傳至廠(chǎng)家總部進(jìn)行分析，確定它為外部干擾，確保GIS安全運(yùn)行。同時(shí)，邀請(qǐng)調(diào)試所的專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，以防真正的放電信號(hào)被忽略掉。通過(guò)多方分析，我們確定在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)是干擾引起，接下來(lái)的工作是找出干擾源，并盡可能地消除干擾源。

從通過(guò)收集的數(shù)據(jù)分析，2號(hào)現(xiàn)地信號(hào)集中處理站的3、4號(hào)測(cè)點(diǎn)一直存在報(bào)警，且次數(shù)較多，甚至出現(xiàn)一級(jí)報(bào)警信號(hào)；報(bào)警時(shí)間從安裝后一直延續(xù)，比較有規(guī)律。廠(chǎng)家技術(shù)人員因未能到現(xiàn)場(chǎng)檢查，將數(shù)據(jù)傳至總部后，分析結(jié)果是現(xiàn)地集中處理站4號(hào)探頭存在問(wèn)題和處理站內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不對(duì)。首先處理站內(nèi)參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，根據(jù)廠(chǎng)家傳真文件重新調(diào)整內(nèi)部參數(shù)后，只有4號(hào)測(cè)點(diǎn)還存在報(bào)警，檢修時(shí)更換了4號(hào)測(cè)點(diǎn)探頭，報(bào)警次數(shù)明顯變少，從而確認(rèn)是內(nèi)部參數(shù)設(shè)置造成的干擾。

以上只是排除了報(bào)警次數(shù)較多的干擾源，還有部分干擾源沒(méi)有排除，主要是在相同時(shí)段出現(xiàn)的報(bào)警不是很多，但比較有規(guī)律。經(jīng)收集了近三個(gè)月的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)都是在斷路器分合閘時(shí)產(chǎn)生的報(bào)警，每一次分合閘附近的測(cè)點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)相同的報(bào)警信號(hào)，等分合閘完運(yùn)行后信號(hào)就消失，現(xiàn)地查看檢查也未發(fā)現(xiàn)異常；數(shù)據(jù)發(fā)回廠(chǎng)家總部分析，都一致判斷斷路器的分合閘也是造成局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾源。因此我廠(chǎng)斷路器周?chē)筋^均采用屏蔽電纜，外加套管的敷設(shè)方式安裝，減少斷路器分合閘對(duì)局放監(jiān)測(cè)裝置的影響。以下是我廠(chǎng)數(shù)據(jù)分析的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

(1)信號(hào)是否在一定間隔范圍內(nèi)具有同時(shí)性、不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相位一致性、幅值是否有不同的變化規(guī)律。(從某一側(cè)逐步變小的趨勢(shì))如果是從某一側(cè)或者某一點(diǎn)向周?chē)加羞@樣的變化趨勢(shì)，可以說(shuō)明外部干擾的可能性較大；

(2)如果是在母線(xiàn)處有局放信號(hào)，那么會(huì)出現(xiàn)沿母線(xiàn)向兩側(cè)信號(hào)逐步減小的趨勢(shì)，在相鄰間隔出線(xiàn)的測(cè)點(diǎn)會(huì)監(jiān)測(cè)到一些信號(hào)，信號(hào)要比母線(xiàn)測(cè)點(diǎn)的幅值小很多；

(3)如果是在出線(xiàn)處有局放信號(hào)，那么會(huì)沿著所在相管道進(jìn)行傳播，所在相的出線(xiàn)側(cè)測(cè)點(diǎn)和母線(xiàn)側(cè)測(cè)點(diǎn)會(huì)監(jiān)測(cè)到局放信號(hào)，相鄰間隔和相鄰相出線(xiàn)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)較小。

4 結(jié)語(yǔ)

GIS 設(shè)備是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，保證其安全可靠運(yùn)行，對(duì)于電廠(chǎng)機(jī)組安全可靠運(yùn)行意義重大。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示局放預(yù)警信號(hào)，并不一定是GIS內(nèi)部局放所引起。局放信號(hào)本來(lái)就不太直觀(guān)地得出結(jié)論，可時(shí)有時(shí)無(wú)，就算存在也不一定會(huì)影響到運(yùn)行，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)定位確定，測(cè)試查明原因，排除干擾的影響。通過(guò)現(xiàn)有的便攜式測(cè)試儀進(jìn)行多次復(fù)測(cè)，方可得出結(jié)論，GIS室內(nèi)最好不要使用能發(fā)出高頻干擾信號(hào)的照明和通訊設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，我們每天會(huì)有專(zhuān)門(mén)的運(yùn)行人員在遠(yuǎn)程查看系統(tǒng)運(yùn)行情況，定期做好記錄，為日后數(shù)據(jù)分析提供參考。局部放電檢測(cè)作為GIS 在安裝完畢及正常運(yùn)行中的必試項(xiàng)目，因此加強(qiáng)對(duì)GIS 局部放電檢測(cè)的研究，是有效發(fā)現(xiàn)GIS 設(shè)備產(chǎn)生各種缺陷并及時(shí)排除的重要舉措。

潘能鍇(1983.11-)，男，廣西合浦人，助理工程師，從事絕緣監(jiān)督工作。

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