李月華

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司

帶電檢測(cè)技術(shù)在GIS缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

李月華

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司

介紹了目前常用的GIS帶電檢測(cè)技術(shù)手段及檢測(cè)方法，給出了一種精確缺陷定位方法。結(jié)合利用帶電檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)的500kVHGIS設(shè)備潛伏性缺陷的典型案例，對(duì)特高頻及超聲波檢測(cè)、氣體成分分析、紅外熱像檢測(cè)、聲電聯(lián)合定位技術(shù)等帶電檢測(cè)技術(shù)手段的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過(guò)解體驗(yàn)證了綜合檢測(cè)手段的有效性和檢測(cè)結(jié)果的正確性。

帶電檢測(cè)；GIS缺陷檢測(cè)；應(yīng)用

GIS設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要，一旦發(fā)生故障，將引起所轄局部地區(qū)乃至全部地區(qū)停電事故，GIS在設(shè)備制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行等環(huán)節(jié)均有可能產(chǎn)生安全隱患，造成絕緣缺陷。通過(guò)局部放電帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)GIS的絕緣缺陷是一種科學(xué)有效的方法，相比停電試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У匕l(fā)現(xiàn)其內(nèi)部早期的絕緣缺陷，并能對(duì)缺陷點(diǎn)進(jìn)行定位，以指導(dǎo)檢修，提高GIS的可靠性。帶電檢測(cè)技術(shù)在不停電條件下可掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能避免故障的發(fā)生，減少事故率，降低設(shè)備檢修成本。

1、常用局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述

目前，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常采用的GIS局部放電帶電檢測(cè)方法主要有特高頻局部放電帶電檢測(cè)、超聲波局部放電帶電檢測(cè)、SF}氣體成分分析、紅外熱成像檢測(cè)。

1.1 特高頻局部放電帶電檢測(cè)

當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)部存在局部放電時(shí)，擊穿過(guò)程很快，將產(chǎn)生很陡的脈沖電流，其上升時(shí)間小于1ns，并激發(fā)出頻率高達(dá)300-3000MHz的特高頻電磁波信號(hào)。GIS的同軸結(jié)構(gòu)相當(dāng)十一個(gè)良好的波導(dǎo)，特高頻電磁波信號(hào)在其內(nèi)部傳播時(shí)衰減很小，在經(jīng)過(guò)盆式絕緣子等非金屬連接部位時(shí)，特高頻電磁波信號(hào)會(huì)向外傳播。特高頻局部放電帶電檢測(cè)就是根據(jù)局部放電所激發(fā)的電磁波的這些特性，利用內(nèi)置或外置的特高頻傳感器來(lái)接收電磁波信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行分析，從而判斷缺陷類(lèi)型和進(jìn)行缺陷定位。

1.2 超聲波局部放電帶電檢測(cè)

當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)部存在放電或振動(dòng)缺陷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖擊的聲波或振動(dòng)，以球面波的形式向外傳播，把頻率在20-100kH，的聲波稱(chēng)為超聲波，超聲波信號(hào)通過(guò)殼體向外傳播，超聲波局部放電帶電檢測(cè)就是通過(guò)放置在GIS殼體上的壓敏傳感器接收傳播到殼體上的超聲波信號(hào)，再通過(guò)對(duì)聲信號(hào)的分析判斷來(lái)診斷GIS內(nèi)部是否發(fā)生了局部放電或異常振動(dòng)缺陷，并實(shí)現(xiàn)放電或異常振動(dòng)缺陷的定位。

1.3 氣體成分分析

當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)部存在放電或過(guò)熱缺陷時(shí)，放電及過(guò)熱產(chǎn)生的能量會(huì)導(dǎo)致SF6氣體發(fā)生分解，產(chǎn)生SO2，H2S，CO等分解產(chǎn)物，不同的缺陷類(lèi)型其分解產(chǎn)物有一定差別，通過(guò)采用SF6氣體分解產(chǎn)物分析設(shè)備對(duì)SF6氣體進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)診斷GIS設(shè)備內(nèi)部放電或過(guò)熱缺陷。

1.4 紅外熱像檢測(cè)技術(shù)

任何物體由于其自身分子的運(yùn)動(dòng)，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場(chǎng)，俗稱(chēng)“熱像”。電力設(shè)備故障發(fā)熱時(shí)也會(huì)發(fā)射紅外線(xiàn)，并形成熱像。紅外熱像檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)吸收這種紅外輻射能量，測(cè)出電力設(shè)備表面的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況。

1.5 缺陷定位技術(shù)

缺陷定位技術(shù)主要包括幅值定位和時(shí)延定位。幅值定位主要是利用特高頻及超聲波信號(hào)的衰減作用，距離放電源越近的傳感器檢測(cè)到的信號(hào)越強(qiáng)，但由于特高頻信號(hào)在GIS腔體中衰減較小，因此采用特高頻幅值定位時(shí)定位精度較差，往往只能將缺陷定位到某一個(gè)間隔或氣室。時(shí)延定位技術(shù)是根據(jù)所測(cè)信號(hào)的時(shí)間差與被測(cè)信號(hào)的傳播速度的乘積來(lái)計(jì)算放電源到傳感器的距離，時(shí)延定位又可分為電電聯(lián)合定位、聲聲聯(lián)合定位以及聲電聯(lián)合定位技術(shù)，當(dāng)能同時(shí)檢測(cè)到特高頻及超聲波信號(hào)時(shí)，可采用聲電聯(lián)合定位法進(jìn)行放電源定位。

2、典型缺陷特征研究應(yīng)用

2.1 尖端放電

對(duì)于高壓導(dǎo)體上的尖端，電源電壓升至30kV時(shí)，尖端起始放電，視在放電量約為lOpC，隨著電壓升高，局放量有所增加，但最終會(huì)局限在一個(gè)范圍內(nèi)，直至擊穿?？梢钥闯觯舛朔烹娦盘?hào)的極性效應(yīng)非常明顯，通常在工頻相位的負(fù)半周出現(xiàn)，放電信號(hào)強(qiáng)度較弱且相位分布較寬，放電次數(shù)較多。但較高電壓等級(jí)下另一個(gè)半周也可能出現(xiàn)放電信號(hào)，幅值更高且位分布較窄，放電次數(shù)較少。對(duì)于外殼上的尖端，圖譜正好相反。

2.2 懸浮電位放電

對(duì)于懸浮電位體缺陷，電源電壓升至57kV時(shí)，懸浮電位體開(kāi)始放電，視在放電量約為5000pC，隨著電壓升高，局放量增加緩慢，最終會(huì)局限在一個(gè)范圍內(nèi)，直至擊穿。懸浮電位放電起始電壓比較高，一旦開(kāi)始，局放量就比較大，測(cè)試到放電信號(hào)通常在工頻相位的正、負(fù)半周均會(huì)出現(xiàn)，且具有一定對(duì)稱(chēng)性，放電信號(hào)幅值很大且相鄰放電信號(hào)時(shí)間間隔基本一致，放電次數(shù)少，放電重復(fù)率較低。

2.4 氣隙放電

對(duì)于氣隙放電，電源電壓升至36kV時(shí)，固體絕緣介質(zhì)內(nèi)氣隙開(kāi)始放電，視在放電量約為58pC，隨著電壓升高，局放量有所增加，直至擊穿，氣隙放電信號(hào)的放電次數(shù)少，周期重復(fù)性低。放電幅值較分散，但放電相位較穩(wěn)定，在正、負(fù)半周均有放電信號(hào)，無(wú)明顯極性效應(yīng)。

結(jié)束語(yǔ)：

設(shè)計(jì)和研制了5種GIS設(shè)備典型缺陷，包括4種典型絕緣缺陷和1種電接觸不良導(dǎo)致的機(jī)械振動(dòng)缺陷。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并建設(shè)了GIS帶電檢測(cè)缺陷模擬平臺(tái)，平臺(tái)通過(guò)內(nèi)置特高頻傳感器和安裝盆式絕緣子，可以進(jìn)行特高頻信號(hào)檢測(cè)。同時(shí)平臺(tái)通過(guò)高壓出線(xiàn)套管模擬GIS變電站電纜出線(xiàn)結(jié)構(gòu)，可用來(lái)開(kāi)展電纜缺陷模擬和電纜局放帶電檢測(cè)等研究。開(kāi)展4種典型絕緣缺陷的特征實(shí)驗(yàn)研究，獲得了相應(yīng)放電圖譜及其特征，可指導(dǎo)GIS帶電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)異常信號(hào)類(lèi)型的判定。平臺(tái)能夠真實(shí)模擬變電站運(yùn)行工況、復(fù)雜電磁環(huán)境下各種設(shè)備典型缺陷，能開(kāi)展GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、技能培訓(xùn)、儀器校驗(yàn)與比對(duì)等工作。

[1]張凡，張琪，吳一帆，魏震，雷思琦.帶電檢測(cè)技術(shù)在GIS設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析[J].低碳世界，2016，(32)：75-76.

[2]段肖力，呂玉宏，葉會(huì)生，謝耀恒，吳水鋒.多手段定位技術(shù)在GIS局部放電帶電檢測(cè)中的應(yīng)用[J].湖南電力，2016，(02)：43-45+49.