李東 趙峰

摘要：局部放電檢測是對 GIS 設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評估的最有效的方法，通過放電檢測技術(shù)的應(yīng)用，有助于排除故障，分析問題，使得設(shè)備可以正常運(yùn)行。結(jié)合 GIS 設(shè)備局部檢測技術(shù)，分析造成設(shè)備局部放電出現(xiàn)的主要原因，探討 GIS 設(shè)備局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用，有效提升局部檢測技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：GIS 設(shè)備;局部放電;檢測技術(shù)

局部放電作為一種脈沖放電，會在變電站設(shè)備內(nèi)部和周圍空間產(chǎn)生一系列的光、聲音、設(shè)備和機(jī)械的振動等物理現(xiàn)象和化學(xué)變化。這些伴隨局部放電而產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)變化可以為監(jiān)測電力設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)提供檢測信號。目前局部放電帶電檢測技術(shù)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的停電檢測方法在變電站設(shè)備狀態(tài)檢測中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

1. 局部放電概述

變電設(shè)備承載著高負(fù)荷的電力轉(zhuǎn)送，其設(shè)備絕緣在電力轉(zhuǎn)送過程中不僅受到電、熱的直接影響，還會因使用時間不良環(huán)境等多種因素導(dǎo)致性能逐漸弱化，甚至是出現(xiàn)缺陷，一旦發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致變電站無法正常工作。通過絕緣檢測和診斷技術(shù)能夠更早的發(fā)現(xiàn)其中的故障。局部放電是一種電氣放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的最主要原因是絕緣介質(zhì)外施電壓高到一定程度時產(chǎn)生電離的電氣放電，歸根結(jié)底是由于變電設(shè)備絕緣內(nèi)部的一些氣泡、空隙、雜質(zhì)和污穢等缺陷造成的。 變電設(shè)備絕緣中常常容易出現(xiàn)局部放電，這種局部放電分散發(fā)生在相當(dāng)小的局部空間內(nèi)，一般不會導(dǎo)致絕緣穿透性擊穿問題的出現(xiàn)，但是時間久了則易造成電介質(zhì)的局部損壞，這樣就會因局部小問題帶來整個變電設(shè)備的運(yùn)行問題。如果長期存在局部放電，極易出現(xiàn)絕緣擊穿和沿面閃絡(luò)的問題，這是對變電設(shè)備的致命打擊。所以為了變電設(shè)備的正常運(yùn)行，必須定期不定期地對電力設(shè)備進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，全面檢測設(shè)備的絕緣狀況，這樣不僅能確定絕緣故障的原因及其受損程度，而且能發(fā)現(xiàn)制造與安裝方面存在的問題。

2. GIS 設(shè)備局部放電帶電檢測技術(shù)

2.1 紫外線檢測技術(shù)

在外緣局部放電過程中，擊穿因素會導(dǎo)致放電，對周圍氣體產(chǎn)生電離。這種放電光波的頻率與氣體種類存在一定的關(guān)系，在產(chǎn)生電離后也會產(chǎn)生氮離子，而其發(fā)出的光譜落到紫外線的光波段。利用特殊介質(zhì)充分接受到紫外信號光波，通過圖像疊加處理，就可以看到光暈出現(xiàn)的位置，也可以看到其強(qiáng)度大小。一般在 GIS 設(shè)備檢測過程中，紫外線檢測技術(shù)對于帶電檢測具有一定的輔助作用，與其他檢測技術(shù)相互配合，可以更好地找到局部放電信號，對于確定放電位置和放電強(qiáng)度有非常重要的作用。

2.2超聲波檢測技術(shù)

GIS 發(fā)生局部放電時分子間劇烈碰撞并在宏觀上瞬間形成一種壓力，產(chǎn)生沖擊的振動或聲波，以球面波的形式向外傳播，頻率在 20 ～ 100 kHz 的聲波稱為超聲波。超聲波在 SF6氣體中以縱波的形式傳播，并且衰減很大，而在帶電導(dǎo)體、絕緣子和金屬殼體等固體中傳播的除縱波外還有橫波，橫波在固體中衰減較小。由于超聲波的波長較短、方向性較強(qiáng)，所以它的能量也較為集中。超聲波局部放電帶電檢測就是通過放置在 GIS殼體上的壓敏傳感器接收傳播到殼體上的超聲波信號，再通過對聲信號的分析判斷來診斷 GIS 內(nèi)部是否發(fā)生了局部放電或異常振動缺陷，并實(shí)現(xiàn)對放電或異常振動缺陷進(jìn)行定位。

2.3脈沖電流檢測技術(shù)

當(dāng)前對 GIS 設(shè)備檢測過程中，脈沖電流檢測是非常常用的方法，國際上專門制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。脈沖電流檢測的原理是，首先對 GIS 設(shè)備進(jìn)行加壓，如果發(fā)生放電現(xiàn)象，設(shè)備兩端的電壓就會發(fā)生變化，這時會耦合一個阻抗，使回路中產(chǎn)生電流，最后通過采集和對這個阻抗上的電流放大，就可以檢測設(shè)備的放電基本量。在實(shí)際檢測過程中，脈沖電流檢測主要有兩種方法：①直接測量法，其在實(shí)際應(yīng)用中遇到的干擾會比較多，從而影像檢測結(jié)果，在施工現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境中會產(chǎn)生更大的干擾;②平衡法，在施工過程中應(yīng)用更為廣泛，可以有效抵抗外部干擾，提升檢測的準(zhǔn)確性。

2.4 SF6氣體成分分析

GIS 內(nèi)部 SF6氣體及絕緣材料在局部放電作用下會與少量的水分發(fā)生反應(yīng)，生成一系列的分解產(chǎn)物。根據(jù)研究表明，當(dāng) GIS 內(nèi)部放電類型、放電強(qiáng)度、電極材料及微水含量不同時，分解產(chǎn)物的組分也會有所不同。近年來根據(jù) SF6分解產(chǎn)物判斷設(shè)備缺陷類型在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用，取得了良好的效果。采用 SF6氣體成分分析，對 GIS 內(nèi)部局部放電檢測的靈敏度較低，現(xiàn)場經(jīng)常遇到特高頻及超聲波法均能檢測到明顯局部放電時，SF6氣體成分無異常，或者在內(nèi)部無放電缺陷的斷路器氣室檢測到SF6氣體分解組分，容易造成對 GIS 運(yùn)行狀態(tài)的漏判、錯判。其原因是受以下三方面因素的影響： 設(shè)備內(nèi)部吸附劑的影響;短脈沖放電不一定會產(chǎn)生足夠的分解物;斷路器開斷電弧也會造成分解物的變化。因此現(xiàn)場檢測時，將特高頻、超聲波及 SF6氣體成分分析有效結(jié)合，對準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn) GIS 設(shè)備缺陷具有十分重要的作用。

2.5 GIS 超高頻局部放電檢測

當(dāng)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備中出現(xiàn)絕緣缺陷時，在外加的高壓電場作用下，電子將被剝離（原子）并在外電場的作用下做加速和減速運(yùn)動，形成局部放電脈沖。由于電子運(yùn)動的速度的變化，放電通道對外要發(fā)射電磁波。 電磁波向 GIS 腔體兩側(cè)傳播，在傳播的過程中電磁波將在 GIS 的不連續(xù)處經(jīng)歷反射和透射，信號能量會隨傳播距離的增加而衰減。當(dāng)電磁波傳播到局部放電傳感器（接收天線）處，通過耦合從傳感器中將輸出一個電壓信號，并被存儲和分析。該檢測方法檢測靈敏度高、信號傳輸衰減慢、現(xiàn)場該頻段干擾小、不受機(jī)械干擾、可以實(shí)現(xiàn)快速定位。

3. 提高 GIS 設(shè)備帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用水平

3.1加強(qiáng)高端帶電檢測儀器的研發(fā)和普及

為了提高 GIS 設(shè)備放電檢測技術(shù)的應(yīng)用水平，可以提升檢測設(shè)備的精確度，普及高端檢測設(shè)備。由于高端檢測設(shè)備的成本比較高，可以加強(qiáng)自主研發(fā)力度，降低高端帶電檢測設(shè)備儀器的成本。在帶電檢測儀器研發(fā)過程中，企業(yè)不能一味依賴國外技術(shù)，要不斷創(chuàng)新，依靠自身力量，引進(jìn)高端人才，研發(fā)出自己的產(chǎn)品，普及帶電檢測技術(shù)，提高帶電檢測設(shè)備的性價比。

3.2完善變電設(shè)備局部放電帶電檢測規(guī)程及管理制度

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多新的發(fā)展趨勢和方向影響著帶電檢測技術(shù)的發(fā)展，這就需要配備具有專業(yè)知識和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，從而使帶電檢測技術(shù)得到進(jìn)一步的提高。監(jiān)管部門也應(yīng)該加強(qiáng)帶電檢測工作的監(jiān)管力度，強(qiáng)化工作人員的專業(yè)知識和技能的培訓(xùn)。另外，還可以建立適當(dāng)?shù)莫剟顧C(jī)制，激發(fā)工作人員的工作積極性和工作熱情，對于工作人員在帶電檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，可以根據(jù)實(shí)際問題的嚴(yán)重程度適當(dāng)?shù)慕o予檢測人員一定的獎勵，這樣不僅有效地避免了測試人員在工作過程中缺乏責(zé)任心的問題，也大大提高了員工的工作效率，為提高帶電檢測工作的成效發(fā)揮了重大的作用。

3.3實(shí)現(xiàn)帶電檢測技術(shù)的專業(yè)化管理

在帶電檢測設(shè)備儀器使用后，維護(hù)與管理是非常重要的工作，應(yīng)該將帶電檢測儀器的管理在日常工作計劃中加強(qiáng)重視，安排專門人員進(jìn)行管理，使設(shè)備儀器的使用、維護(hù)和存儲等管理可以合理、科學(xué)，并建立嚴(yán)格的規(guī)范和管理制度。制定管理責(zé)任制，提升工作人員的責(zé)任感，對管理人員進(jìn)行專門的管理培訓(xùn)，加強(qiáng)對帶電檢測儀器的管理。

4.結(jié)語

GIS 設(shè)備局部放電檢測過程中有非常多的方法，在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同的檢測技術(shù)有不同的優(yōu)勢，檢測的準(zhǔn)確程度以及成本不同。在實(shí)際檢測技術(shù)發(fā)展過程中，應(yīng)該結(jié)合不同的需求進(jìn)行選擇，也可以將多種檢測技術(shù)綜合應(yīng)用，加強(qiáng)檢測儀器的自主研發(fā)，提升檢測精確程度和普及率，降低檢測成本，及時消除GIS 設(shè)備中的安全隱患，防止出現(xiàn)安全事故。

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