江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 王 志

1 引言

當(dāng)前人們對(duì)電力資源的使用需求在不斷的增加，電力設(shè)備電壓等級(jí)在不斷的提高。在整個(gè)電力系統(tǒng)建設(shè)中，GIS 具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，使用可靠性高與維修保養(yǎng)工作量小和便捷的特點(diǎn)。由于其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)較多，所以在電網(wǎng)的建設(shè)中具有較為廣泛的作用。對(duì)于該設(shè)備的使用來(lái)說(shuō)，如在生產(chǎn)、安裝中存在質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)影響實(shí)際的絕緣效果，嚴(yán)重的會(huì)造成安全事故發(fā)生。經(jīng)過(guò)研究表明，絕緣介質(zhì)如果發(fā)生嚴(yán)重的擊穿放電情況，最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的內(nèi)部出現(xiàn)各種缺陷問(wèn)題。嚴(yán)重影響了整體的絕緣效果。在GIS 設(shè)備的選擇與使用上，為保證故障發(fā)生概率不斷的降低，在具體工作中需要完成對(duì)內(nèi)部缺陷問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和處理，從而避免各種系統(tǒng)事故出現(xiàn)[1]。在當(dāng)前的GIS 現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)方法中主要使用方法為超聲波檢測(cè)法和超高頻檢測(cè)法。

這兩種方法能夠在設(shè)備不停電的情況下對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，當(dāng)故障需要進(jìn)一步精確定位時(shí)，還需要聲—電聯(lián)合檢測(cè)等。

本文著重介紹現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)中常用的超聲波檢測(cè)、超高頻檢測(cè)方法的基本原理、檢測(cè)步驟注意事項(xiàng)，以及對(duì)檢測(cè)結(jié)果的特征判別。

2 基本原理

在電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，存在局部放電問(wèn)題，主要內(nèi)容是由于部分區(qū)域發(fā)生放電，即整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，部分區(qū)域被放電擊穿，但是部分區(qū)域并未發(fā)生放電擊穿的情況，因此形成局部放電的現(xiàn)狀。而導(dǎo)致這種情況發(fā)生的主要原因是首先局部電場(chǎng)具有局部變形，同時(shí)電廠更加集中。由于絕緣介質(zhì)在局部范圍之內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)局部放電的情況，這種情況主要集中在導(dǎo)體邊緣，更是會(huì)發(fā)生在絕緣的表面和內(nèi)部。

2.1 超聲波檢測(cè)法

GIS 如果發(fā)生局部的放電問(wèn)題，主要是設(shè)備內(nèi)部絕緣區(qū)域發(fā)生各種分子之間的相互碰撞，使內(nèi)部形成嚴(yán)重的壓力。內(nèi)部發(fā)生各種壓力的轉(zhuǎn)變對(duì)整個(gè)設(shè)備的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響[2]。絕緣設(shè)備內(nèi)部的SF6氣體只能夠滿足縱波的傳播要求，同時(shí)還會(huì)對(duì)能量造成消除的效果。由于所產(chǎn)生壓力波具有不同的效果，所以考慮各種波長(zhǎng)或者波段的實(shí)際內(nèi)容完成分析，使其能量較為集中[3]。而在設(shè)備外部通過(guò)超聲波的傳感器能夠完成信號(hào)的接收，從而判斷是否出現(xiàn)各種局部放電問(wèn)題，準(zhǔn)確尋找到故障的發(fā)生區(qū)域，完成問(wèn)題的快速處理。

2.2 超高頻檢測(cè)法

在電力設(shè)備發(fā)生各種絕緣局部放電時(shí)，其所產(chǎn)生的能源或者擊穿場(chǎng)強(qiáng)都較高。如局部的發(fā)生在較小的范圍時(shí)，整個(gè)工作過(guò)程也比較快，因此會(huì)導(dǎo)致在設(shè)備的局部范圍之內(nèi)出現(xiàn)脈沖電流[4]。超高頻局部脈沖放電檢測(cè)方法的主要原理是檢測(cè)電力設(shè)備中局部放電所出現(xiàn)的超高頻電磁波，通過(guò)對(duì)高頻電磁波的信號(hào)完成檢測(cè)，能夠了解到設(shè)備是否出現(xiàn)各種局部放電的問(wèn)題。配合內(nèi)部的傳感器與外部的傳感器，可以直接反映設(shè)備的具體情況。根據(jù)檢測(cè)內(nèi)容完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電暈的干擾，從而保證其具有靈敏度和抗干擾性。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)步驟及注意事項(xiàng)

3.1 超聲波檢測(cè)法

3.1.1 檢測(cè)步驟

該檢測(cè)方式提供有“連續(xù)檢測(cè)模式”“相位檢測(cè)模式”及“脈沖檢測(cè)模式”。

一是涂抹耦合劑。在超聲波檢測(cè)方法使用中，為能夠保證傳感器和設(shè)備殼體具有良好的接觸，在設(shè)備的表面要完成耦合劑的涂抹。

二是設(shè)置參數(shù)。所使用設(shè)備要完成連續(xù)檢測(cè)的模式設(shè)定，對(duì)于設(shè)備檢測(cè)的要求完成各種數(shù)據(jù)的安排，根據(jù)是否為常規(guī)檢測(cè)來(lái)進(jìn)行參數(shù)布置。

三是背景檢測(cè)。通過(guò)耦合劑將設(shè)備與被檢測(cè)裝置進(jìn)行連接，同時(shí)保證信號(hào)穩(wěn)定之后在按下背景按鈕。

四是信號(hào)檢測(cè)。傳感器需要與設(shè)備外殼完成相互的連接，儀器要設(shè)置為連續(xù)檢測(cè)模式，對(duì)傳輸信號(hào)的內(nèi)容作出重點(diǎn)的研究，掌握各種數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，并對(duì)各種信號(hào)完成相互的對(duì)比，判斷是否存在明顯的變化。

五是異常診斷。檢測(cè)工作主要內(nèi)容是對(duì)異常信號(hào)的判斷，在整個(gè)檢測(cè)工作中，原始也是最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)檢測(cè)值具有登記，而隨著各種異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，可以判斷為設(shè)備出現(xiàn)放電的情況，同時(shí)在檢測(cè)工作中，挪動(dòng)傳感器，將信號(hào)數(shù)值放到最大，從而判斷局部放電的位置。

六是數(shù)據(jù)記錄。保存檢測(cè)譜圖，包括連續(xù)模式譜圖、相位模式譜圖及脈沖模式譜圖等。

3.1.2 注意事項(xiàng)

具體工作中，在開展檢測(cè)之前，需要完成設(shè)備背景檢測(cè)，背景檢測(cè)要保證能夠在設(shè)備附近的金屬結(jié)構(gòu)上。

在開展檢測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)避免設(shè)備出現(xiàn)遺產(chǎn)振動(dòng)，避免由于振動(dòng)問(wèn)題導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)變化，從而影響了實(shí)際的檢測(cè)效果。

聲波的檢測(cè)中會(huì)出現(xiàn)波段逐步減弱的情況，所以對(duì)于檢測(cè)點(diǎn)的位置作出合理的選擇，防止出現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的情況。

3.2 超高頻檢測(cè)法

3.2.1 檢測(cè)步驟

一是設(shè)備連接。按照設(shè)備接線圖連接測(cè)試儀器各部件，將傳感器固定在盆式絕緣子上（可用綁帶扎好），將檢測(cè)儀主機(jī)及傳感器正確接地，電腦、檢測(cè)儀主機(jī)連接電源，開機(jī)。

二是工況檢查。開機(jī)后，運(yùn)行檢測(cè)軟件，檢查主機(jī)與電腦通信狀態(tài)、同步狀態(tài)、相位偏移等參數(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，確認(rèn)各通道工作正常。

三是設(shè)置檢測(cè)參數(shù)。設(shè)置變電站名稱、檢測(cè)位置等。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)噪聲水平設(shè)置觸發(fā)閾值。

四是信號(hào)檢測(cè)。如檢測(cè)到異常信號(hào)進(jìn)行記錄保存并進(jìn)行分析診斷，否則進(jìn)行下一步檢測(cè)。

3.2.2 注意事項(xiàng)

一是對(duì)于超高頻檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其可以對(duì)非屏蔽狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，若出現(xiàn)屏蔽狀態(tài)將無(wú)法發(fā)生檢測(cè)。

二是當(dāng)傳感器與盆式絕緣子完成緊密的接礎(chǔ)，將設(shè)備可以放置在準(zhǔn)確的位置，同時(shí)要減少螺栓對(duì)內(nèi)部電磁屏蔽的影響，更是要完成傳感器的合理布置，使其不會(huì)出現(xiàn)外部靜電干擾。

三是針對(duì)GIS 各個(gè)間隔之間的數(shù)據(jù)檢測(cè)，在不具備異常的情況下只有對(duì)接收信號(hào)作出研究，對(duì)于各種數(shù)據(jù)要避免不可用存儲(chǔ)的情況，如檢測(cè)到異常信號(hào)，必須對(duì)該間隔每個(gè)絕緣盆子進(jìn)行檢測(cè)并存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4 檢測(cè)結(jié)果特征判別

典型放電類型分為自由顆粒放電、懸浮放電、電暈放電（尖端放電），自由顆粒脈沖模式譜如圖1所示，自由顆粒相位模式譜如圖2所示，懸浮放電連續(xù)模式譜如圖3所示。

圖1 自由顆粒脈沖模式譜

圖2 自由顆粒相位模式譜

圖3 懸浮放電連續(xù)模式譜

超高頻檢測(cè)典型故障譜， 電暈放電PRPS 譜如圖4、圖5所示，懸浮放電PRPS 譜如圖6、圖7所示，自由顆粒放電PRPS 譜如圖8所示。

圖4 電暈放電PRPS 譜

圖5 電暈放電PRPD 譜

圖6 懸浮放電PRPS 譜

圖7 懸浮放電PRPD 譜

圖8 自由顆粒放電PRPS 譜

超聲波檢測(cè)與超高頻檢測(cè)結(jié)果可參照相應(yīng)的典型譜圖大致判斷故障類型，從而制定相應(yīng)的檢修策略。

5 結(jié)語(yǔ)

出現(xiàn)局部放電反映了設(shè)備的絕緣狀況已經(jīng)出現(xiàn)了問(wèn)題，對(duì)于GIS，一般是超聲波與超高頻結(jié)合起來(lái)使用，兩者可以起到互補(bǔ)的作用，且故障判別一般采用典型故障圖譜對(duì)照法，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，電力設(shè)備不斷地增多，不停電局部放電檢測(cè)法無(wú)疑給檢修人員提供了便利，大大減少了工作量。