張 凡，張 琪，吳一帆，魏 震，雷思琦（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南省鄭州450000）

帶電檢測技術(shù)在GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用分析

張 凡，張 琪，吳一帆，魏 震，雷思琦（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南省鄭州450000）

如今隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，應(yīng)用GIS設(shè)備數(shù)量不斷提升，而為了保證GIS設(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行中的穩(wěn)定、安全與可靠性，還要做好帶電檢測工作。本文主要研究GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中有關(guān)帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用適用性與特點(diǎn)，以便為GIS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測與檢修做好基礎(chǔ)工作。

帶電檢測技術(shù)；GIS設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測；應(yīng)用

1 引言

所謂GIS設(shè)備實(shí)際上就是一種封閉形式的組合電器，該種電器裝置最早出現(xiàn)在我國1965年。新時(shí)期我國電力行業(yè)的發(fā)展與成長較為迅速，對節(jié)約占地成本、電氣性能以及電氣設(shè)備等方面的參數(shù)要求不斷提高，因而GIS設(shè)備的應(yīng)用也呈現(xiàn)出較高的優(yōu)勢特點(diǎn)。如今我國不同電壓等級的輸變電工程中廣泛應(yīng)用到了GIS設(shè)備，在應(yīng)用過程中要求較高的安裝控制工藝水平，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝比較緊湊，因而很難發(fā)現(xiàn)一些缺陷與隱患問題，加劇了GIS設(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)。以下就結(jié)合GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中現(xiàn)有幾種帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討與分析。

2 GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中超高頻局放帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 該種帶電檢測技術(shù)的基本介紹

GIS設(shè)備在國際上狀態(tài)監(jiān)測常用的檢測技術(shù)就是超高頻局放帶電檢測技術(shù)，GIS設(shè)備在狀態(tài)運(yùn)行中內(nèi)部會由于放電反應(yīng)產(chǎn)生一定的超高頻信號，而該帶電檢測技術(shù)的檢測原理就是利用超高頻傳感器對這種超高頻信號進(jìn)行檢測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備運(yùn)行中的缺陷問題。一般超高頻信號的接受頻率范圍都在三百兆赫到三吉赫之間。超高頻傳感器的使用主要分為外置便捷式與內(nèi)置式，然后結(jié)合分析判斷軟件以及數(shù)據(jù)采集單元共同組成超高頻局放帶電檢測儀器，圖1為超高頻檢測GIS設(shè)備局放帶電的過程。

圖1 超高頻局放帶電檢測圖示

2.2 該種帶電檢測技術(shù)應(yīng)用的基本方法

在利用超高頻局放帶電檢測技術(shù)現(xiàn)場測量GIS的局部放電狀態(tài)時(shí)，一般可以利用頻域測量以及時(shí)域測量等2種測量方法，采用時(shí)域測量方法可以準(zhǔn)確的定位缺陷，而采用頻域測量方法可以有效的對GIS設(shè)備是否放電展開定性的測量。對GIS設(shè)備局部放電情況采用外置便捷式傳感器進(jìn)行狀態(tài)檢測時(shí)，通常都會采用SF6氣體壓力釋放窗、外露接地開關(guān)絕緣體、盆式無金屬屏蔽的絕緣子、觀察窗等部位作為檢測點(diǎn)，并采用超高頻檢測設(shè)備來測量全頻段或者單一頻段。

2.3 該種帶電檢測技術(shù)的主要特點(diǎn)

GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用超高頻傳感器對局部放電情況進(jìn)行測量過程中，會受到設(shè)備外部環(huán)境以及內(nèi)部等因素的干擾影響，例如無線通訊信號的干擾與手機(jī)信號的干擾等，因此在現(xiàn)場進(jìn)行GIS設(shè)備運(yùn)行測試的時(shí)候要將該類干擾合理的排除與規(guī)避。另外還可以在同一位置進(jìn)行不同時(shí)段的帶電測量作業(yè)，以便將干擾信號及時(shí)排除。超高頻局放帶電檢測技術(shù)在監(jiān)測GIS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的過程中會產(chǎn)生較大的噪聲，而主要的降噪處理方式為分段排除放點(diǎn)區(qū)域、加裝濾波器、智能軟件降噪方式等。另外為了有效的診斷GIS設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)還要對外接電源的同步影響進(jìn)行綜合考慮。

超高頻帶電檢測技術(shù)比較敏感于絕緣盆子內(nèi)部缺陷、顆粒前以及毛刺曲線的放電檢測，但是在測量振動方面存在較差的敏感度。另外該種帶電檢測技術(shù)有著自身的應(yīng)用原理，因而若是GIS設(shè)備表面沒有出現(xiàn)金屬裸露現(xiàn)象時(shí)會極大的限制測試效果，該種情況下要結(jié)合其他帶電測量技術(shù)來檢測。

3 GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中超聲波局放帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 該種帶電檢測技術(shù)的基本介紹

超聲波帶電檢測方法就是利用GIS設(shè)備外殼上放置的傳感器來對內(nèi)部放電產(chǎn)生的超聲波信號與振動進(jìn)行進(jìn)行接收，以便實(shí)現(xiàn)放電檢測缺陷與故障的目的。超聲波接收到的頻率范圍在x赫茲到x兆赫之間，該種帶電檢測技術(shù)頻率信號接收的范圍比較低，對較低頻率與機(jī)械振動的電磁信號比較敏感，可以靈敏的做出反應(yīng)。另外考慮到該種檢測技術(shù)會受到10Hz以下的干擾信號影響，因此在采用該種檢測方法時(shí)一般利用20Hz以上的頻帶來檢測，超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用見圖2。

圖2 超聲波帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用過程

3.2 該種帶電檢測技術(shù)的基本應(yīng)用方法

在利用超聲波傳感器檢測時(shí)要在GIS設(shè)備測量面上進(jìn)行適量超聲耦合劑的涂抹，確保殼體與傳感器之間的良好接觸，沒有空隙或者氣泡的產(chǎn)生，以降低信號在傳輸中的損失，提高帶電檢測的準(zhǔn)確性與靈敏度。在GIS設(shè)備外殼的每個(gè)檢測點(diǎn)上平穩(wěn)的放置傳感器，以密切觀察信號接收的實(shí)際情況。另外在帶電檢測過程中還要避免其他外界因素以及傳感器抖動干擾到測量結(jié)果。在選擇GIS設(shè)備測試點(diǎn)的時(shí)候需要重點(diǎn)測試以下部位：①每兩個(gè)法蘭相鄰時(shí)間的要有一到兩個(gè)測試點(diǎn)，并且測試電的間距要不低于1m。超聲波帶電測量的位置最好在GIS設(shè)備氣室的下方側(cè)向位置，在選擇母線筒檢測點(diǎn)時(shí)要與絕緣支撐部位相靠近；②在避雷器、PT、接地刀閘隔離刀閘、CT、斷路器斷口處、GIS拐臂等位置還要進(jìn)行測試點(diǎn)的設(shè)置；③在對歷史趨勢進(jìn)行觀察時(shí)要將測量點(diǎn)控制在與前次相同的位置；④GIS設(shè)備若是為三相一殼形式時(shí)還要每隔120°在橫截面上設(shè)置不小于一個(gè)的測試點(diǎn)；⑤在T形連接處以GIS轉(zhuǎn)角位置的前后要確定一個(gè)測試點(diǎn)；⑥若是GIS設(shè)備的外殼直徑較高，那么在橫截面上確定測試點(diǎn)的時(shí)候要適當(dāng)?shù)脑黾訑?shù)量。

3.3 該種帶電檢測技術(shù)的主要特點(diǎn)

這種超聲波局放帶電檢測技術(shù)具有非常靈敏的振動信號，所以可以及時(shí)找出GIS設(shè)備周圍安置傳感器范圍內(nèi)的內(nèi)部松動缺陷與問題。比如GIS設(shè)備若是存在不夠深入的金屬焊接點(diǎn)或者不足的固定螺栓力矩時(shí)，采用超聲波帶電局部檢測技術(shù)可以取得良好的檢測效果，并且這些缺陷故障在初期產(chǎn)生時(shí)期表現(xiàn)出來的振動信號只有利用超聲波才能夠檢測出來。也就是說定性診斷GIS設(shè)備局部放電的初期狀況采用超聲波檢測技術(shù)最為便捷與準(zhǔn)確。在利用超聲波局放帶電檢測技術(shù)來對這種故障類型進(jìn)行判斷的時(shí)候，不僅要分析超聲波的峰值，還要圖譜分析信號分相位分布。

4 GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中紅外線成像帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用

所謂紅外線帶電檢測技術(shù)就是將不可見的紅外輻射來做成可見圖像的轉(zhuǎn)換。GIS設(shè)備檢測點(diǎn)物體的紅外輻射通過鏡頭聚焦可以表現(xiàn)在探測器上面，紅外線探測器會將紅外輻射信號轉(zhuǎn)化為電信號，放大電信號并在熱像儀上面數(shù)字化處理成電子部分，以便可以轉(zhuǎn)換成可觀察到的紅外圖像在顯示器上。

然而由于GIS設(shè)備具有一定的緊密性以及緊湊性，另外SF6氣體具有較強(qiáng)的傳熱性能，因此紅外測試手段在GIS設(shè)備上的檢測效果并不良好。根據(jù)應(yīng)用實(shí)踐可知，紅外線成像帶電檢測技術(shù)可以針對避雷器氣室缺陷以及PT問題進(jìn)行有效檢測，同時(shí)利用該種帶電檢測技術(shù)來可以對加熱裝置的故障問題進(jìn)行檢測。

5 GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中氣體泄漏帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用

測試GIS設(shè)備氣體泄漏問題時(shí)，傳統(tǒng)的局部包扎測試方法很難有效的實(shí)現(xiàn)檢測目的。而伴隨著我國逐漸增加的GIS氣室，對巡檢氣體泄漏的工作的質(zhì)量要求逐漸提高，而目前解決該類問題的主要方案就是采用激光檢漏儀來對氣體泄漏情況進(jìn)行檢測。激光檢漏儀測試的基本原理就是根據(jù)SF6的強(qiáng)紅外線吸收性質(zhì)與特點(diǎn)，來將紅外線照射在檢查位置，以便在吸收紅外線可見光的同時(shí)，在成像屏幕上將SF6氣體泄漏位置呈現(xiàn)出黑色借以區(qū)分與判斷。

6 結(jié)束語

總而言之，如今帶電檢測技術(shù)在GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用是提供檢修并評估狀態(tài)的關(guān)鍵手段。新時(shí)期在開展GSI設(shè)備的帶電檢測工作時(shí)要結(jié)合具體經(jīng)驗(yàn)來認(rèn)真嚴(yán)格的分析測試條件以及應(yīng)對工況，以便制定科學(xué)并合理的檢測方案。GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測需要結(jié)合多種帶電檢測技術(shù)來完成，比如在對GIS設(shè)備運(yùn)行問題進(jìn)行檢測的時(shí)候可以采用超聲波以及超高頻局放檢測技術(shù)，這兩中檢測技術(shù)具有較高的互補(bǔ)適用性，因此結(jié)合數(shù)據(jù)分析與綜合帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用可以得到更為準(zhǔn)確并科學(xué)的檢測結(jié)果。新形勢下還要繼續(xù)GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中研究帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，以便提高GIS設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠與穩(wěn)定性。

TM595

A

2095-2066（2016）32-0075-02

2016-11-4