張弄韜，孫傲陽，彭晶

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650011）

0 前言

GΙS設(shè)備故障時有發(fā)生,維修起來比普通一次設(shè)備更為復(fù)雜,需要的時間也長,目前國內(nèi)GΙS局放在線監(jiān)測技術(shù)的主要采用超高頻檢測法[1]。為提高GΙS設(shè)備局部放電故障檢測率，在GΙS設(shè)備上安裝了特高頻局部放電在線檢測儀。以下論述特高頻局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的測試方法。根據(jù)實驗室模擬驗證以及現(xiàn)場對安裝在110 kV變電站的特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測能力開展現(xiàn)場測試。

1 局放監(jiān)視系統(tǒng)的測試

1.1 特高頻檢測原理

局部放電是絕緣體在電場中因局部范圍內(nèi)發(fā)生電場畸形、場強集中導(dǎo)致的放電或擊穿的一種脈沖放電形式，同時伴隨著電磁輻射、電脈沖、超聲波、光等現(xiàn)象。特高頻就是采集其中物理量的測量方法[2]。

局部放電產(chǎn)生的時候，放電脈沖的快速上升前沿包含頻率高達1 GHz的電磁波，應(yīng)為GΙS氣室的共振作用，進而形成多種模式的特高頻諧振電磁波[3]。電磁波信號從盆式絕緣子泄漏出來，通過特高頻傳感器，拾取泄漏出來的高頻電磁波信號來測量局部放電信號并用儀器對信號進行分析[4-5]。

特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場測試主要采用可變模擬信號注入的方式進行。通過產(chǎn)生具有特定特征的特高頻信號，并將該特高頻信號注入GΙS內(nèi)部，通過對比注入的特高頻信號特征與安裝在該GΙS上的特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到的PRPS譜圖特征，對被測特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測能力進行測評。

可變模擬信號注入的測評方法，其核心在于歸納傳感器檢測輸出的是序列化的電壓脈沖[6]。具體來說，在現(xiàn)場使用ns陡脈沖發(fā)生器產(chǎn)生特高頻信號，并通過高頻電纜傳輸，經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射。將發(fā)射天線對準(zhǔn)被測特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)傳感器附近的GΙS盆式絕緣子（若該盆式絕緣子無金屬屏蔽環(huán)，則特高頻信號可順利通過盆式絕緣子注入GΙS內(nèi)部。若該盆式絕緣子有金屬屏蔽環(huán)，則特高頻信號會被金屬屏蔽環(huán)所屏蔽，但考慮到金屬屏蔽環(huán)上留有澆注口，故特高頻信號可通過澆注口注入GΙS內(nèi)部。但是要注意，有的帶金屬屏蔽環(huán)的GΙS盆式絕緣子澆注口上安裝有金屬片，測評時，可咨詢廠家意見，將該金屬片拆除）。對比ns陡脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的特高頻信號特征與特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到的PRPS譜圖特征，對被測特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測能力進行測評。

圖1 測評方法

1.2 測試儀器

1）ns陡脈沖發(fā)生器。該發(fā)生器的輸出電壓范圍為0. 5 V～200 V，輸出波形上升沿不大于1 ns，脈寬24 ns，半峰值時間5 ns。

2）使用特高頻天線作為特高頻信號發(fā)射天線。該天線在工作頻帶內(nèi)（300-1 500 MHz）的平均等效高度為13.52 mm。

3）示波器。本次測評使用的示波器型號為DPO7254C，用于對ns陡脈沖發(fā)生器的輸出信號進行監(jiān)視。

圖2 脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號

1.3 測試方法

使用ns陡脈沖發(fā)生器輸出脈沖序列間隔頻率（脈沖序列間隔頻率=1/脈沖序列間隔時間）為51 Hz的特高頻信號，該特高頻信號的特征是在PRPS譜圖呈現(xiàn)出特殊的斜線狀譜圖。將該特高頻信號通過發(fā)射天線注入GΙS內(nèi)部并被被測特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)所檢測到，通過觀察被測特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)其能否有效檢測到特高頻信號并正確顯示斜線狀PRPS譜圖，以便對其檢測能力進行測評。

脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號PRPS譜圖如2所示。

2 實驗室驗證

為了驗證測評方案的可行性，在實驗室，對DMS生產(chǎn)的特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了測評。

試驗平臺是一220 kVGΙS試驗段。該試驗段包括氣體試驗變壓器氣室、套管氣室、隔離開關(guān)氣室、接地開關(guān)氣室、模擬放電氣室等組成。該特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在GΙS不同位置布置有3個特高頻傳感器，通過在最左側(cè)氣室盆式絕緣子處注入脈沖序列間隔頻率為51 Hz的特高頻信號，對該特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)對其檢測能力進行測評。

圖3 實驗室驗證

DMS特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)測評結(jié)果如下圖所示。從下圖可以看出，該在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效檢測到特高頻信號并正確顯示斜線狀PRPS譜圖。

圖4 D8MS特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)測評結(jié)果

實驗室驗證結(jié)果表明，該測評方案可有效測評特高頻局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)。

3 現(xiàn)場測試

帶著實驗室驗證的方法，開展了多個變電站的測試工作，以某變電站110 kV為例。 以測試結(jié)果來看目前其運用效果并不理想，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報、漏報情況。原因主要如下：

1）部分傳感器及監(jiān)測系統(tǒng)識別度、靈敏度較低，且傳感器配置無法全覆蓋監(jiān)測[7]。

2）安裝調(diào)試過程不夠嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，信息傳輸或監(jiān)測軟件無法正常穩(wěn)定運行。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)傳感器質(zhì)量低，使用壽命周期太短。

4 結(jié)束語

GΙS在線監(jiān)測系統(tǒng)需要實現(xiàn)實時檢測及顯示設(shè)備內(nèi)部的局部放電;局部放電事件記錄以及回放；可進行局部放電故障源定位；局部放電波形測量、分析、顯示和趨勢分析；局部放電缺陷類型自動識別。[5]現(xiàn)場設(shè)備需要進一步的完善系統(tǒng)達到穩(wěn)定運行靈敏監(jiān)測的要求。對現(xiàn)場測評來說，最重要的儀器就是ns陡脈沖發(fā)生器和發(fā)射天線，為了實現(xiàn)測評結(jié)果的可重現(xiàn)，達到測評方法的標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)對上述儀器的參數(shù)進行規(guī)定；交接試驗時，可考慮使用測評儀器注入信號，檢測每個通道的幅值。之后每次例行試驗均記錄幅值，比較幅值差異，幅值差異不得大于10%。關(guān)于在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收：目前在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收確實缺乏相關(guān)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)支持，在完善相關(guān)測評技術(shù)手段的同時，還要考慮相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度的建章立制。