張榮偉　孫寶法　豆書亮

（寧波送變電建設(shè)有限公司，浙江　寧波　315016）

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GIS局放綜合檢測(cè)技術(shù)的引用

張榮偉孫寶法豆書亮

（寧波送變電建設(shè)有限公司，浙江寧波315016）

摘要：隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，特別是電子技術(shù)的進(jìn)步，很多設(shè)備的檢修監(jiān)測(cè)都用到了相關(guān)的電子儀器。現(xiàn)在GIS系統(tǒng)在電力中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。基于此，主要介紹GIS局放用超高頻和超聲波局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理，并對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)這兩種技術(shù)的綜合利用對(duì)變電站GIS局部放電特性及診斷放電類型進(jìn)行電源定位。

關(guān)鍵詞：GIS；局放綜合；檢測(cè)技術(shù)

近年來(lái)，GIS設(shè)備系統(tǒng)受到電力用戶的青睞，也在電力綜合檢測(cè)運(yùn)用上越來(lái)越廣泛。主要原因是GIS系統(tǒng)具有占地面積小，受到外界的干擾少，設(shè)備配置較靈活，使得GIS系統(tǒng)得到了廣泛的運(yùn)用。GIS采用氣體絕緣的方法實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)的作用。隨著當(dāng)下電網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快，在變電站中使用的GIS數(shù)量也在不斷增加，促進(jìn)了GIS技術(shù)的不斷提高，相應(yīng)的性能也更加可靠。但在使用中仍然會(huì)出現(xiàn)很多的放電和故障問(wèn)題，影響著電網(wǎng)的安全運(yùn)行［1］。因此，本文采用超高頻和超聲波的檢查方法對(duì)GIS局放進(jìn)行檢測(cè)。

1　兩種局放檢測(cè)原理

1.1超高頻局放檢測(cè)的原理

超高頻局部放電檢測(cè)寬度達(dá)到300～1 500MHz，接收特高頻電磁脈沖。超高頻在傳播過(guò)程中衰減的速度非?？欤栽贕IS以外的信號(hào)實(shí)際電子信號(hào)的頻段都是非常短的，大部分都不在GIS的識(shí)別范圍，主要原因是它們的頻帶要比GIS的頻帶要窄得多。隨著頻率的增加，傳播的速度也會(huì)在陡然間減低，基于這些原因能夠進(jìn)入到GIS特高頻的相對(duì)分量是非常少的，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界干擾信號(hào)的抗干擾能力。對(duì)于處在超高頻局部放電檢測(cè)頻段的固定干擾，比如常見(jiàn)的移動(dòng)通訊雷達(dá)等的信號(hào)干擾，無(wú)法在外界進(jìn)行排除的只有通過(guò)調(diào)節(jié)自身的發(fā)射頻率從而避開(kāi)這些具有干擾性的頻道，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電信號(hào)的檢測(cè)。上述已提及其在GIS設(shè)計(jì)上有很大的好處，其內(nèi)部有盆式絕緣子，在制作過(guò)程中采用的是非鐵磁材料，可將特高頻的電磁信號(hào)投射出去。從外界接收到的電磁波隨著金屬軸傳播時(shí)會(huì)有多余的信號(hào)產(chǎn)生，多余的信號(hào)會(huì)隨著絕緣端把信號(hào)向外輻射，這些信號(hào)可以通過(guò)GIS內(nèi)部的信號(hào)傳感器檢測(cè)到，GIS系統(tǒng)就是通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)超頻的檢測(cè)［2］。

1.2超聲波局部放電檢測(cè)的原理

在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，局部的放電不僅會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁波，還能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的聲波信號(hào)。超聲頻檢測(cè)主要是通過(guò)設(shè)備的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的而不能進(jìn)行很好的定位。但是，超聲波定位就是采取電氣設(shè)備金屬外殼上的發(fā)射器上的傳感器，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的檢測(cè)，還可以對(duì)局部放電進(jìn)行定位和識(shí)別。在工作過(guò)程中是不會(huì)受到外界信號(hào)干擾的，超聲波設(shè)備越靠近有缺陷的部位，其靈敏度就會(huì)越高。超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理和結(jié)構(gòu)是：先進(jìn)行聲波和電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后將信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)數(shù)值信號(hào)和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最終將接受到的信號(hào)進(jìn)行科學(xué)的處理［3］。

在局部電源產(chǎn)生壓力聲波時(shí)，最開(kāi)始傳到GIS上時(shí)是以方波的形式，之后傳到超聲波的傳感器上就變成了方波的形式，在接受到方波信號(hào)后傳感器會(huì)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，然后將信號(hào)進(jìn)行方法處理，可以通過(guò)顯示器將整個(gè)過(guò)程先顯示出來(lái)。對(duì)GIS進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，使用的檢測(cè)頻率10～100 KHz是相當(dāng)?shù)偷?，在檢測(cè)中靈敏度是比較高的，所以在使用時(shí)會(huì)很大程度上受到噪聲的影響，如果把信號(hào)頻率調(diào)的太高，其信號(hào)的衰減速度會(huì)比較快。特別是在SF6的空氣中超聲波的信號(hào)傳播衰減速度最快，基本上可以達(dá)到26 db/m。所以，整個(gè)設(shè)備在檢測(cè)缺陷部位時(shí)越靠近就會(huì)越準(zhǔn)確，直到最后貼近有缺陷設(shè)備的表面，檢測(cè)的范圍會(huì)越來(lái)越小，最后可以固定到相應(yīng)的個(gè)體，所以非常適合定位測(cè)量。

2　兩種局放檢測(cè)技術(shù)對(duì)比

到目前為止，我國(guó)在對(duì)GIS局放檢測(cè)中最長(zhǎng)使用的方法是超高頻和超聲波法，它們?cè)跈z測(cè)中都能起到很不錯(cuò)的效果，但檢測(cè)原理有很大的區(qū)別。事實(shí)上，采用超高頻時(shí)其抗干擾的能力是比較強(qiáng)的，并且在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)的范圍是比較大的，同時(shí)幾乎對(duì)所有的放電設(shè)備都有很高的敏感度；利用超聲波法也有相應(yīng)的好處，可以對(duì)近距離目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)自由移動(dòng)顆粒比較敏感，最重要的是可以確定故障的具體位置。對(duì)于超高頻檢測(cè)和超聲波檢測(cè)兩種檢測(cè)方法，哪個(gè)更加靈敏一直是很多檢測(cè)人員比較關(guān)心的事情。國(guó)外專業(yè)機(jī)構(gòu)曾經(jīng)做過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于超聲波檢測(cè)法，超高頻的檢測(cè)靈敏度是最高的［4］。

超高頻法對(duì)噪聲敏感度較高，而超聲波法對(duì)電信號(hào)的敏感度則較低。利用自身特性，在實(shí)際的使用中可將這兩種方法聯(lián)合起來(lái)使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，找到缺陷的具體來(lái)源，減少判斷失誤。在對(duì)GIS局部放電檢測(cè)過(guò)程中，以上兩種檢測(cè)方法要按照不同的情況進(jìn)行合理使用。在前期可以利用超高頻的檢測(cè)方法，首先確定局部放電的大致位置，然后再用超聲波進(jìn)行檢測(cè)，由于超聲波檢測(cè)的范圍比較小，可以很快確定GIS缺陷的具體位置。

3　基于相位同步的局放檢測(cè)

相位同步是局放檢測(cè)中的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)局部放電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，相位是判斷局放放電類型的重要依據(jù)。目前帶電局放設(shè)備一般采用50Hz工頻信號(hào)作為相位同步信號(hào)，或通過(guò)相位同步引線實(shí)時(shí)采集相位信號(hào)。在進(jìn)行GIS交流耐壓試驗(yàn)并檢測(cè)局放時(shí)，由于試驗(yàn)頻率較高（一般在150Hz以上），局放檢測(cè)設(shè)備與交流耐壓設(shè)備的距離較遠(yuǎn)，所以相位同步功能不容易實(shí)現(xiàn)。該文應(yīng)用了一種基于廣播調(diào)頻方式實(shí)現(xiàn)局放檢測(cè)時(shí)相位同步的方法，將交流耐壓設(shè)備中的頻率和相位信號(hào)在分壓電容器上進(jìn)行采集，與高頻載波信號(hào)進(jìn)行合成后，由調(diào)頻信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)出信號(hào)；調(diào)頻信號(hào)接收模塊接收到信號(hào)后經(jīng)過(guò)釋波、信號(hào)放大和信號(hào)處理，最終將頻率和相位信號(hào)傳輸給局放檢測(cè)設(shè)備。串諧信號(hào)采集器可支持頻率范圍為20～300Hz,電壓范圍為5～220V信號(hào)采集，相位偏移度可精確至3°以內(nèi)（時(shí)間偏移度在40 μs以內(nèi)）。

4　兩種局放檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用

某110kV GIS變電站出現(xiàn)故障，110kV母線上出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，為了避免出現(xiàn)安全問(wèn)題保證電網(wǎng)接下來(lái)的運(yùn)行安全，檢修人員對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行了停電檢測(cè)。

4.1交流耐壓時(shí)的超高頻局放測(cè)量

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，確定是交流耐壓出了問(wèn)題。但是，在進(jìn)行交流耐壓測(cè)試后，并不能直接確定GIS設(shè)備內(nèi)部細(xì)小的缺陷，對(duì)于GIS內(nèi)部的導(dǎo)電接觸不良和內(nèi)部固體絕緣材料出現(xiàn)的缺陷都是無(wú)法測(cè)量的。在交流耐壓的條件基礎(chǔ)上，同時(shí)再進(jìn)行局部放電檢測(cè)，這樣就可以很好地對(duì)GIS較小部分進(jìn)行檢修，也是對(duì)交流耐壓的具體補(bǔ)充。

由于不知道GIS設(shè)備出現(xiàn)故障的具體位置，只能進(jìn)行大范圍的檢測(cè)，首先確定一個(gè)大致的位置。所以，開(kāi)始利用超高頻局部放電的檢修方法，其靈敏度比較高，同時(shí)檢測(cè)范圍更大。研究采用的是DMS便攜式系統(tǒng)，其內(nèi)部是高頻局部放電檢測(cè)儀器，然后對(duì)整個(gè)GIS氣室進(jìn)行相應(yīng)的檢查。通過(guò)檢查在母線氣室的接地閘刀37113-03處放電出現(xiàn)異常，可能存在缺陷。需找來(lái)對(duì)電力比較專業(yè)的專家，對(duì)此處毛刺和空穴實(shí)際放電進(jìn)行科學(xué)的分析。

4.2超聲波局放測(cè)量及定位

在已經(jīng)得出GIS設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的大致位置的基礎(chǔ)上，再借助超聲波局部放電測(cè)量的方法，可以進(jìn)一步對(duì)出現(xiàn)故障的地方進(jìn)行定位。在SF6的氣體中超聲波的傳播信號(hào)會(huì)出現(xiàn)很大程度的衰減過(guò)程，在檢測(cè)的時(shí)候如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)局部放電信號(hào)，要盡可能小距離的檢測(cè)，一般選擇20cm為一個(gè)單位進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部信號(hào)出現(xiàn)明顯變化時(shí)，再次縮小檢測(cè)的范圍直到最后能夠精確找到出現(xiàn)缺陷的位置。此次檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)在電源37113-03的接地閘刀西側(cè)120cm處出現(xiàn)了放電現(xiàn)象。

根據(jù)在顯示頻上出現(xiàn)的圖像可以看出，峰值、有效值頻率1和2都接近了峰峰值25mV，在這個(gè)時(shí)候此處的超聲波信號(hào)是最高且最強(qiáng)的。同時(shí)，對(duì)聲音水平和飛行圖譜的分析可以確定超聲信號(hào)放大處。最終確定可能的首要原因是，GIS設(shè)備可能出現(xiàn)接觸不良的問(wèn)題，還可能出現(xiàn)懸浮電位有放電的可能。

5　GIS解體檢查

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)超高頻和超聲波對(duì)GIS局部進(jìn)行了局部的放電檢測(cè)，并且基本上確定了局部出現(xiàn)放電的地點(diǎn)，通過(guò)超聲波的診斷方法知道GIS設(shè)備出現(xiàn)局部放電的原因。然后，需要對(duì)GIS設(shè)備出現(xiàn)缺陷的位置進(jìn)行維修。由于GIS內(nèi)部比較復(fù)雜，再加上其內(nèi)部可能有很強(qiáng)的瞬間電壓釋放。所以，需要對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行解體檢查。在解體前現(xiàn)根據(jù)超聲波局放檢測(cè)的地點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行拆解，即對(duì)GIS內(nèi)部的37113-03接地刀閘旁邊的120cm處的封閉母線進(jìn)行解體檢查。這樣的檢查可清楚地看到GIS內(nèi)部存在的問(wèn)題，在拆解的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)C相母線在和另外母線接觸過(guò)程中出現(xiàn)了缺陷，可判斷此處就是出現(xiàn)放電的原因，同時(shí)也說(shuō)明了這個(gè)GIS設(shè)備在出廠時(shí)質(zhì)量存在問(wèn)題，主要是加工工藝或者是在裝配過(guò)程中疏忽大意引起的?？梢钥闯龀跗谶@個(gè)位置的缺陷是非常小的，但是由于長(zhǎng)期的使用而未進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，導(dǎo)致母線出現(xiàn)的裂縫越來(lái)越大，最終出現(xiàn)相線間的放電現(xiàn)象，此時(shí)母線為了保護(hù)所有的電路，不得不做出自我保護(hù)的動(dòng)作自動(dòng)報(bào)警。從傳回來(lái)的圖片中可以清楚地看到母線上出現(xiàn)的裂紋，為了防治在維修后會(huì)引起其他的反應(yīng)，工程人員只能對(duì)這段母線進(jìn)行更換。

6　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合比較應(yīng)用，得到超高頻局放檢測(cè)法有著較高的靈敏度，而超聲波局放檢測(cè)法可縮小檢測(cè)范圍。因此，在局部放電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用這兩種手法，確定局部放電位置，及時(shí)提出解決對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

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

［2］黃興泉，張欲曉，付海金.運(yùn)行GIS設(shè)備的局部放電檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用［J］.河南電力，2006（3）：23-26.

［3］周義博.超高頻法GIS局部放電在線檢測(cè)與定位技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［J］.華南理工大學(xué)，2010：71-72..

［4］王科.GIS中局部放電絕緣缺陷綜合檢測(cè)診斷技術(shù)分析及應(yīng)用［J］.高壓電器，2013（9）：55-62.

中圖分類號(hào)：TM835

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）01-0043-03

收稿日期：2015-12-26

作者簡(jiǎn)介：張榮偉（1982-），男，工程師，研究方向：繼電維護(hù)。

Integrated Detection Technology of GIS PD

Zhang RongweiSun BaofaDou Shuliang
（Ningbo Electric Power Transmission and Substation Construction Co.Ltd.,Ningbo Zhejiang 315016）

Abstract:With the development of science and technology,the progress of technology,especially the progress of electronic technology,maintenance monitoring equipment has been used in many electronic instruments related.Now GIS system is being used more and more widely in power.This paper mainly introduced the principle of GIS PD UHF and ultrasonic partial discharge monitoring technology.At the same time,to compare these two techniques,through the comprehensive utilization of both sides of the source location of PD characteristics and diagnosis of discharge type substation GIS.

Keywords:GIS;PD synthesis;detection technology