康寧 董宏宇 劉琪

摘要：所謂GIS，實際上是上世紀(jì)六十年代在我國首次出現(xiàn)的閉環(huán)綜合專業(yè)系統(tǒng)。進(jìn)入新時期，我國能源部門的成長和發(fā)展步伐加快，對土地、電力、電子等方面的成本節(jié)約要求不斷提高，因此GIS設(shè)備的使用也呈現(xiàn)出高額利潤。目前，GIS設(shè)備在我國各級能源的能源轉(zhuǎn)移和改造工程中得到廣泛應(yīng)用，該應(yīng)用需要高水平的工廠控制技術(shù)。由于設(shè)備的一體化設(shè)計，在電網(wǎng)運(yùn)行中，增加了GIS設(shè)備風(fēng)險的某些缺陷和隱患難以及時發(fā)現(xiàn)。文章對GIS機(jī)器中的分析和錯誤檢測技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：GIS;設(shè)備缺陷分析;檢測技術(shù)

引言

在GIS（氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備）故障測試中會發(fā)現(xiàn)一些問題，但在停電測試中電壓低，難以顯示設(shè)備運(yùn)行的實際狀態(tài)，高壓設(shè)備絕緣的惡化是一個漫長的積累和發(fā)展的過程，在久經(jīng)考驗的停電中很難精確定位這樣的缺陷。實時GIS檢測技術(shù)可檢測設(shè)備的局部放電等缺陷跡象，檢查GIS內(nèi)部錯誤的細(xì)節(jié)和嚴(yán)重程度，識別故障的確切位置，并提供故障預(yù)警，定期進(jìn)行檢修以盡量減少設(shè)備損壞和事故。

1GIS設(shè)備故障類型

1.1SF6氣體泄漏故障

氣體對于 GIS 設(shè)備的高效運(yùn)行至關(guān)重要， 氣體的泄漏不可避免地會導(dǎo)致氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的故障，對整個電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備中 氣體泄漏的主要原因有兩個：一是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備在制造、加工、裝配、施工方面的問題，二是密封裝置因工作壽命長而老化損壞。為防止SF6氣體泄漏故障，供電企業(yè)必須密切關(guān)注GIS中的設(shè)備質(zhì)量，并確保技術(shù)、裝配和設(shè)計環(huán)節(jié)符合既定標(biāo)準(zhǔn)。同時，應(yīng)定期檢查氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的密封性能，若出現(xiàn)故障必須及時調(diào)整。

1.2GIS設(shè)備開關(guān)出現(xiàn)故障

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備開關(guān)故障也會影響整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備開關(guān)故障的主要原因是斷路器、輸電開關(guān)、隔離開關(guān)或接地開關(guān)等項目在運(yùn)行過程中受到影響。并且可能不會正常運(yùn)行過程，可能會出現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)觸點(diǎn)之間的接觸不良，這也會導(dǎo)致 GIS 設(shè)備故障。

1.3GIS設(shè)備內(nèi)部放電故障

內(nèi)部放電對氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的影響很大，增加了所有氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備解決問題的復(fù)雜性，從而降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備內(nèi)部輸出最明顯的損壞是電暈放電，且出現(xiàn)的頻率非常高。氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備中電暈的出現(xiàn)將對所有機(jī)器中設(shè)備安裝的功能造成重大損害，這是因為電暈放電的體積電荷在一定條件下會增加間隙擊穿的力。同時，設(shè)備內(nèi)部的微小顆粒，毛刺多等會導(dǎo)致機(jī)械絕緣強(qiáng)度顯著降低。通常，GIS 機(jī)器內(nèi)的電暈提取與生產(chǎn)過程中的缺陷密切相關(guān)，因此，供電企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注這一點(diǎn)。

2檢測技術(shù)

2.1超聲波法

超聲法通過將超聲換能器插入GIS空間外壁，獲取局部提取產(chǎn)生的超聲信號。超聲波傳感器不連接動力機(jī)器的電路，對電磁干擾有很強(qiáng)的保護(hù)作用，但對機(jī)械干擾很敏感。與比特高頻法相比，超聲波法的測量區(qū)域不限于盆子，測量電路靈活。但超聲波法存在以下問題：有效信號距離小，實際資料表明應(yīng)每隔0.5～1m取一次測量點(diǎn);性能較差，需在外殼表面涂上膠水外置超聲波傳感器。

使用超聲波法尋找局部放電源的方法有兩種：振幅法和時差法。振幅法是根據(jù)超聲波信號衰減特性，利用其高度或有效值來確定位置。通常離信號源越近信號越大。但是，由于波的擴(kuò)散、暴露和熱導(dǎo)率會導(dǎo)致降低，并且超聲波在不同介質(zhì)中的降低功率不同，因此該方法只允許初始放置。時差法是根據(jù)傳感器空間坐標(biāo)和超聲波傳感器到達(dá)傳感器時的時間差，采用圓形或雙曲面計算來計算空間坐標(biāo)。

2.2聲電聯(lián)合檢測法

聲電聯(lián)合檢測方法檢測局部提取源產(chǎn)生的超聲波信號和UHF（特高頻）信號。兩種設(shè)備的兼容特性使其成為比超聲波和單一 UHF 方法更強(qiáng)大的抗干擾方式，并且可以提高支架的精度。該方法首先使用廣泛的 UHF 方法測量來評估整個間隔狀態(tài)。UHF 和超聲波方法用于定位和分析存在可疑信號的區(qū)域。根據(jù)GIS同軸結(jié)構(gòu)，采用平分線法確定放電點(diǎn)區(qū)域的平面。由于電磁波的傳播速度遠(yuǎn)高于超聲波信號速度，假設(shè)以UHF信號為參考，超聲波信號延遲時間乘以中間超聲波信號的傳播速度，它是超聲傳感器與放電點(diǎn)之間的一條直線，通過這種方式，實現(xiàn)了放電點(diǎn)的精確定位。

2.3超高頻法

超高頻方法通過檢測放電產(chǎn)生的電波來檢測機(jī)械損傷，所選頻段廣泛分布在300 MHz至3 GHz范圍內(nèi)。GIS為同軸諧振器結(jié)構(gòu)，其固有頻率仍廣泛分布在300～500 MHz范圍內(nèi)，低于其固有頻率的電波在分散過程中會顯著減弱，而遠(yuǎn)高于其固有頻率的電波會略微減弱，使用高頻法檢測到GIS內(nèi)部放電是非常敏感的。

2.4紅外熱像檢測技術(shù)

任何物質(zhì)由于其分子的運(yùn)動而不斷向外散發(fā)紅外熱能，從而在物體表面形成一定的熱場，稱為“熱像”。當(dāng)電不產(chǎn)生熱量時，它還會發(fā)出紅外輻射并產(chǎn)生熱圖像，紅外成像技術(shù)旨在通過吸收紅外能量來測量能源設(shè)備的最高溫度和溫度場的分布，從而確定設(shè)備的溫度。

3 GIS設(shè)備缺陷在質(zhì)量監(jiān)督方面的處理方法

（1） 建立長期有效的產(chǎn)品質(zhì)量評估、運(yùn)營和成本效益資源和社會影響的總體系，通過測試增加產(chǎn)品準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，從而提高設(shè)備可靠性。

（2）加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，特別是質(zhì)量控制過程生產(chǎn)，考慮設(shè)立合適的生產(chǎn)監(jiān)控機(jī)構(gòu)，或委托相應(yīng)的生產(chǎn)監(jiān)控公司進(jìn)行監(jiān)控工作。各專業(yè)技術(shù)人員也應(yīng)認(rèn)識到GIS產(chǎn)品管理的重要性，做好設(shè)備生產(chǎn)、設(shè)備供應(yīng)檢測、技術(shù)見證等工作的監(jiān)督。

（3）加強(qiáng)供應(yīng)商管理，鼓勵生產(chǎn)者與GIS質(zhì)量監(jiān)控功能有效配合，加強(qiáng)與供應(yīng)商的溝通，加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)中的質(zhì)量保證，提高產(chǎn)品可靠性。

結(jié)語

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備監(jiān)測應(yīng)與多種實時檢測技術(shù)相結(jié)合。例如，如果氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問題，可以使用超聲波和微波技術(shù)進(jìn)行部分提取，這兩種技術(shù)密切相關(guān)。數(shù)據(jù)分析與綜合實時檢測技術(shù)的使用相結(jié)合，可以獲得準(zhǔn)確和可獲取的科學(xué)結(jié)果。在新的背景下，我們必須繼續(xù)研究利用實時檢測技術(shù)對氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以提高氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

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