GIS局部放电带电检测技术的发展

GIS局部放电带电检测技术的发展

张晓龙1车兴舟2

（1.国网陕西省电力公司检修公司陕西西安710000；2.国网陕西省电力公司西咸新区供电公司陕西西咸新区712000）

摘要：多年来由于没有有效的检测手段，GIS设备在运行中的击穿放电事故时有发生。因此，采取有效、可靠的现场局部放电检测已经成为保证GIS设备可靠运行的重要手段。本文结合近几年来GIS设备现场局部放电检测技术的发展，以及各类检测手段的比较分析，对现阶段推广GIS局部放电带电检测的意义进行了论述。

关键词：GIS；局部放电；推广应用

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有运行可靠性高、维护方便、占地面积小等优点，已在电网内得到广泛的应用。长期运行经验表明，GIS设备运行周期如同一条浴盆曲线，初期为设备的婴儿期，也是GIS缺陷的风险期，在投运后一两年内的问题较多，然后逐步趋于平稳，当设备使用寿命接近终期时，缺陷率又开始上升。GIS设备在现场安装后，通过耐压试验，验证其运输和安装过程中是否受损，检查其重新组装的正确性。经过交接试验考核的GIS设备，总的来说运行情况良好。但GIS内部存在的一些缺陷，最初可能无害，也不容易发现，随着运行年限的延长，在开关操作振动和静电力的影响下，异物碎屑的移动、绝缘老化和设备原有绝缘缺陷的扩大等因素共同作用，会造成局部放电的产生。

1现场局部放电检测手段的比较

运行中的GIS发生故障原因，可能是母线气室内有自由颗粒、屏蔽层与高压母线或气室间的绝缘问题引起的放电，也可能是尖端（突起）部位产生的电晕放电，所有这些问题都会在GIS发生故障之前出现局部放电的现象。GIS内部缺陷分类如图1所示。

在某些情况下，局部放电现象能够存在数月甚至更长时间，每次局部放电都会对设备绝缘产生一定程度的破坏，而且这种损坏会逐渐积累，当其累计损坏量足够大时，就会击穿绝缘介质，造成短路，使设备彻底损坏。常规电测法局部放电检测对GIS设备局放量要求非常小，在现场很难实现。通过多年的试验论证，超声和超高频法更适合现场检测。这2种方法对传感器的加装和信号的分析也有较大差异，一般超高频法只能通过绝缘盆子和罐体开窗加装耦合器的方式进行测量，而超声法可在罐体表面直接进行测量。这2种检测手段的优势也曾作为GIS检测技术的焦点问题，在业内产生过争论，随着近几年各类检测手段的运用和实测经验的积累，认为这2种带电检测手段只是对GIS内部某种缺陷的检测灵敏度不同，而非孰优孰劣。作为试验人员则应在现场应用中，将不同方法对外部干扰的分析和试验数据判别所存在的差异作为研究的重点。

由于现场各类检测方法所接收信号的频段不同，加之现场背景干扰信号也比较复杂，如无线电通信干扰、雷达干扰、现场电晕干扰等，尤其是基建调试现场中大型机械振动和电机带来的干扰。如何对这些干扰信号进行剔除，不仅需要仪器有较强的识别和滤波能力，同时需要检测人员学习和掌握各类图谱，并具备对检测信号进行分析和辨识的能力，只有这两个因素充分结合才能够做到试验数据的准确和可靠。

在判断GIS内部缺陷时，仅通过某个分量就认为GIS内部出现缺陷，这种做法比较武断。由于目前GIS设备带电局部放电检测和在线局部放电监测还没有相应的定量标准，技术分析必须从检测数据的幅值和相位关系入手进行横向（相同设备间）和纵向（不同时间段）的综合分析。因此可以概括的说，GIS设备带电检测工作中，“现场检测排除背景干扰是前提、数据分析纵向横向比对是关键”。同时检测部门需要加强检测人员的培训工作，人和设备这两个因素有机结合，充分应用不同检测手段进行综合的分析判断。高频信号在GIS内衰减较快，受放电源与传感器距离的影响，放电信号的特征也有所不同。

一般带电检测中传感器俘获的局部放电信号强度很低，仅为毫伏级，需经过信号放大后分析，因此在应用中需要结合现场实际情况对传感器布点的方式和间距进行科学的论证。通过近几年对这2种方法现场实测案例分析比对，超高频法在带电检测中其高频传感器一般安装在开放式绝缘盆子上，如图2所示，因此对绝缘盆子内部和绝缘盆子附近的放电信号相对比较灵敏。而在采用超声法的多数案例中，表现出对屏蔽松动产生的悬浮放电和自由颗粒放电比较灵敏。这2种方法本身并没有优劣之分，只有通过各种检测手段的综合应用，才能使现场检测效果最大化。

2现阶段推广GIS带电检测的意义

目前欧美国家GIS在线监测技术相对成熟，并且已得到了广泛的应用。但成套进口GIS在线监测设备费用高昂，很难在国内进行大面积的推广。即便国内已经采用进口在线监测的GIS设备，其传感器布点也相对较少，并存在监测盲点和维护成本较大的问题。现阶段GIS设备在线监测的一些核心软、硬件技术研发以及高品质元器件制造，还掌握在如PD（德国）、DMS（英国）等国外厂商的手中。虽然近几年国内科研院所也在做相关研发方面的工作，但还没有进入大规模产业化阶段。国内的在线监测，尤其是超高频、超声波技术的开发方面还需要进一步进行技术攻关和产品优化。

随着国家电网公司状态检修和智能电网建设步伐的加快，这种现状已很难满足现代检修模式发展的需要。如何在短期内解决我们技术发展中的瓶颈，是当前亟待解决的问题。通过近几年对各类检测手段的探索，采用便携式局部放电带电检测设备较之成套在线监测装置，在性价比和使用灵活性方面有较大优势，而通过对周期性的巡检工作完善，可在一定程度上弥补带电检测与在线监测在异常信号捕捉和实时传递方面的差距。因此作为电网运维部门，加强GIS设备带电检测的推广和应用工作，将其列入状态检修的专业巡检范畴，并兼顾和推动在线监测技术的开发应用，是现阶段保证GIS设备技术管理工作进步和发展的一个有效途径。在状态检修工作不断深化推进的今天，将带电检测与状态评价工作进行有机的结合，使其作为设备重要的状态参量予以关注具有重要的意义。

3结论

总之，做好GIS设备运维工作，除了控制产品制造、安装质量等环节的工作外，开展周期性的现场带电检测尤为重要。在目前GIS设备现场常规试验项目和内容还比较匮乏的情况下，大力推广和充实带电检测手段，并使其向常态化规范化发展，是GIS设备技术管理工作的重点。同时通过多种检测手段的互补和综合应用，不仅为GIS设备提供了全面有效的监督手段，也对现有设备的运行状态提供了有效的状态参量。

参考文献：

[1]朱毅，吴建军，刘旭，李博，王世民，周桂平.GIS设备超声波局部放电带电测试方法及故障分析[J].东北电力技术.2015（01）

[2]刘勋，王丽君.GIS局部放电在线监测技术的综合分析[J].电气应用.2011（07）

作者简介：

张晓龙（1988.4-），男，陕西西安人，广西工学院鹿山学院，助理工程师，单位：国网陕西省电力公司检修公司，研究方向：带电检测技术和GIS，邮编：710000

车兴舟（1989.8-），男，陕西西安人，安康学院，助理工程师，单位：国网陕西省电力公司西咸新区供电公司，研究方向：计算机图形学在带电检测技术中的应用，邮编：712000