高陽(yáng)+于杰承+吳偉晴

摘 要：本文介紹了GIS異常聲振信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理，闡述了不同噪聲類型的GIS殼體振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，并對(duì)GIS異常振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究和描述。隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，電力網(wǎng)絡(luò)要求所使用的電氣設(shè)備滿足體積小、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)等特點(diǎn)，而GIS（氣體絕緣開關(guān)）正因?yàn)榫哂羞@些優(yōu)點(diǎn)，且有很高的運(yùn)行可靠性，因此應(yīng)用廣泛。本文通過(guò)對(duì)GIS外殼振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)、其信號(hào)特征進(jìn)行深度研究分析，再配合放電性檢測(cè)對(duì)其機(jī)械性故障進(jìn)行檢測(cè)，使兩項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果互相補(bǔ)充，加強(qiáng)GIS機(jī)械故障檢測(cè)，確保GIS安全運(yùn)行。本文分析了GIS運(yùn)行中的正常和異響振動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理，頻率范圍、傳播特性等數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同類型故障的產(chǎn)生原因和特征表現(xiàn)，為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供檢測(cè)和判斷依據(jù)。

關(guān)鍵詞：GIS；機(jī)械性故障；機(jī)械原理；振動(dòng)信號(hào)特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.218

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電壓等級(jí)空前擴(kuò)大的電力需求，開關(guān)操作因其高可靠性已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于氣體絕緣金屬封閉。所謂GIS即是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成。由于GIS設(shè)備運(yùn)行安全可靠、體積小占地面積少、維護(hù)周期長(zhǎng)、便于維修、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)中，隨著我國(guó)特高壓工程的開展，GIS的電壓等級(jí)越來(lái)越高，體積越來(lái)越大。近年來(lái)，它已被廣泛應(yīng)用于特高壓電網(wǎng)。為了保障氣體絕緣組合電器穩(wěn)定運(yùn)行，盡可能延長(zhǎng)維護(hù)周期，研究預(yù)測(cè)內(nèi)部潛在性故障的方法是很有必要的。

1 GIS機(jī)械故障振動(dòng)檢測(cè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

國(guó)外針對(duì)電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究從上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)開始，但因?yàn)楸O(jiān)測(cè)理論不夠成熟和傳感元件不夠完善的原因，研究還處于發(fā)展階段。目前，國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)越來(lái)越重視電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，這是電力技術(shù)飛速發(fā)展的重要原因。國(guó)內(nèi)基于研究均是針對(duì)完善GIS局部放電故障提出相關(guān)方法，基于GIS的機(jī)械故障只有中國(guó)電科院高壓郭碧紅在上世紀(jì)80年代由GIS殼體檢測(cè)GIS內(nèi)部故障的典型振動(dòng)信號(hào)的頻率特性監(jiān)測(cè)研究，本文研究了GIS內(nèi)自由導(dǎo)電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而引起的振動(dòng)和固定雜質(zhì)所引起的局部放電而導(dǎo)致的振動(dòng)等，也主要研究了內(nèi)部局部放電故障而引起的振動(dòng)。

2 GIS常見(jiàn)機(jī)械故障類型

GIS 由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、電流 互感器、電壓互感器、避雷器、套管等諸多電氣設(shè)備組合而成，然而，故障率遠(yuǎn)低于個(gè)人電氣設(shè)備的故障率。GIS故障的主要來(lái)源有以下兩個(gè)方面：一是GIS對(duì)操作環(huán)境要求更高，安裝或操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的故障；其次，長(zhǎng)期的高壓環(huán)境導(dǎo)致材料的惡化，這已成為許多GIS故障的原因。以國(guó)家電網(wǎng)為例，對(duì)高壓開關(guān)柜的典型故障進(jìn)行了介紹，并對(duì)其在生產(chǎn)和安裝中的故障80%進(jìn)行了介紹，GIS故障可分為機(jī)械故障、絕緣故障、二次回路故障、主體泄漏等故障。GIS故障主要表現(xiàn)為機(jī)械故障和絕緣故障，大多數(shù)氣體泄漏是由于機(jī)械故障造成的，所以氣體泄漏可分為機(jī)械故障，因此氣體泄漏可分為機(jī)械故障。

3 GIS外殼振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)原理

振動(dòng)是指一定間隔后的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)理論是指物體的振動(dòng)規(guī)律與作用于物體上的力之間的關(guān)系的研究。機(jī)械振動(dòng)的原理是，物體在平衡位置附近來(lái)回移動(dòng)。

機(jī)械振動(dòng)是工程中普遍存在的現(xiàn)象，機(jī)械設(shè)備的零部件和機(jī)器有不同程度的振動(dòng)。機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)通常會(huì)影響設(shè)備的工作精度，加快機(jī)械的磨損，加快疲勞損壞；而隨著磨損的增加和疲勞損壞的發(fā)生，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)將更加強(qiáng)烈，產(chǎn)生惡性循環(huán)，直到設(shè)備發(fā)生故障、損壞。此外，振動(dòng)的理論和方法是成熟和簡(jiǎn)單的。因此在機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)中，振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是一種普遍被使用的常用方法。

4 振動(dòng)信號(hào)的采集及處理

4.1 振動(dòng)信號(hào)的采集

近年來(lái)，各種便攜式數(shù)據(jù)采集技術(shù)已廣泛應(yīng)用于振動(dòng)信號(hào)的采集領(lǐng)域，作為磁帶錄像機(jī)的替代品，它們特別適合于測(cè)量點(diǎn)分散，檢測(cè)量大，無(wú)需連續(xù)在線監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。這些產(chǎn)品體積小、功能強(qiáng)大、可靠性高，一般都帶有與計(jì)算機(jī)聯(lián)通的傳輸口，可以通過(guò)安裝對(duì)應(yīng)的軟件將現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理分析與管理結(jié)合在一起，構(gòu)成完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。然而，由于數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和編程能力是有限的。

4.2 振動(dòng)信號(hào)的處理

目前，振動(dòng)信號(hào)的處理方法有多種，振動(dòng)信號(hào)是用來(lái)確定振動(dòng)發(fā)生時(shí)間和振幅的，根據(jù)信號(hào)時(shí)間的變化來(lái)判斷GIS狀態(tài)，信號(hào)處理單元主要是信號(hào)的濾波和放大，根據(jù)濾波器的測(cè)量頻率范圍，濾波器用1-4khz低通濾波器，放大器可以160倍。

5 結(jié)論

本文研究介紹了GIS異響振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)理、對(duì)不同異響類型的GIS外殼振動(dòng)信號(hào)特性進(jìn)行闡述、對(duì)GIS異響振動(dòng)帶電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究和敘述。針對(duì)GIS由于機(jī)械原因?qū)е碌某掷m(xù)振動(dòng)，提出采用加速度傳感器可進(jìn)行有效檢測(cè)，并針對(duì)GIS振動(dòng)的來(lái)源及檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了大量研究；針對(duì)機(jī)械故障檢測(cè)，研究了GIS殼體振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)和GIS振動(dòng)信號(hào)的信號(hào)特征，再配合放電性檢測(cè)對(duì)其機(jī)械性故障進(jìn)行檢測(cè)，使兩項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果互相補(bǔ)充，加強(qiáng)對(duì)GIS機(jī)械性故障的檢測(cè)，保證GIS安全運(yùn)行。

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