GIS設備局部放電在線監測的抗干擾措施研究

張弛，徐華，王文浩，劉江明

（1.國網浙江省電力公司，杭州310007；2.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；3.國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

GIS設備局部放電在線監測的抗干擾措施研究

張弛1，徐華1，王文浩2，劉江明3

（1.國網浙江省電力公司，杭州310007；2.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；3.國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

通過一起局部放電在線監測系統報警的案例分析，對GIS局部放電監測系統中的干擾傳播途徑和抗干擾措施進行分析研究，確認報警信號由外界干擾引起，并采取了有效的抗干擾措施。對盆式絕緣子進行金屬屏蔽接地后，使局部放電在線監測信號明顯減小。

特高頻；超聲波；局部放電；干擾

GIS（氣體絕緣組合電器）具有結構緊湊、可靠性高等優點，已逐漸成為超高壓和特高壓電力系統的主流設備。但是，由于設備制造、運輸、現場裝配等原因，GIS設備不可避免會存在絕緣缺陷而影響其長期運行的可靠性。局部放電信號包含了豐富的絕緣狀態信息[1]，GIS設備局部放電檢測對保證GIS設備正常運行具有重要意義[2，3]。

GIS設備內部發生局部放電時，會伴隨產生1個很陡的電流脈沖（上升時間小于1 ns），并在GIS腔體內激勵頻率高達數吉赫茲的電磁波。特高頻（以下簡稱UHF）局部放電測量就是用UHF傳感器來檢測電磁波信號。局部放電在線監（檢）測是在有各種干擾的現場環境中進行的，尤其是現場試驗時干擾情況極為復雜，局部放電脈沖信號甚至會被干擾信號完全湮沒。為了得出準確的測試結果，必須很好地鑒別或排除各種干擾。

1 局部放電在線監測系統報警及現場檢測

某GIS設備A相2個隔離開關間的內置UHF局部放電傳感器出現報警信號，信號穩定且具有類似局部放電信號的圖譜特征，如圖1所示。該內置傳感器位于主變壓器間隔GIS C相進線套管附近，B，C相2個隔離開關間的內置UHF局部放電傳感器遠離主變壓器間隔的GIS進線套管。

使用超聲波（以下簡稱AE）和UHF局部放電檢測儀對A相2個隔離開關附近區域進行測試。AE測試時在GIS外殼上每隔2 m測試1點，整個區域未檢測到AE信號。在報警區域的每片絕緣子及附近空間進行UHF測試，均采集到UHF信號。在該區域UHF傳感器緊貼絕緣子時采集到的信號要弱于靠近外殼短接片的信號，且在A相與B相之間檢測到的信號弱于A相與主變壓器間的信號，越靠近主變壓器進線套管，信號越強，如圖2所示。因此可確認干擾源來自主變壓器進線套管。

經紫外電暈成像技術檢測，主變壓器C相GIS進線套管頂端存在1個放電源，位于該內置UHF傳感器的正前方，跟蹤結果表明該放電源放電信號近期有所增大，導致UHF局部放電在線監測系統報警。

圖1 內置UHF傳感器采集的信號

圖2 外置UHF傳感器從不同部位采集的信號

2 UHF干擾的傳播途徑

經檢測確認該信號來自空間干擾，套管頂端的電暈放電信號以空間耦合的形式進入該傳感器。除空間耦合外，UHF干擾的傳播途徑還有以下幾種方式：

（1）所有的窄帶信號（系統高次諧波、通信信號和高頻保護）、線路和絕緣子電暈放電、其他電器設備內部放電、開關設備動作產生的脈沖性放電或各種沖擊波產生的高頻電流脈沖等，主要通過高壓線路以傳導方式進入GIS設備。

（2）可控硅整流、換流器和靜止無功補償器中的電力電子器件動作引起的強大的周期性脈沖干擾，電弧爐等產生的隨機噪聲和脈沖干擾，主要從變壓器低壓側感應到高壓側，以傳導的方式引入GIS設備。

圖3 絕緣子外圍采用金屬包裹屏蔽

圖4 屏蔽后該傳感器采集的信號

（3）可控硅或其它開關類器件動作產生的脈沖信號、各種電機產生的電弧放電及配電線路中存在的大量隨機噪聲等，通過電纜以電容耦合或直接傳導方式引入設備的試驗電源。

3 UHF干擾的抑制及效果

經查看，該GIS設備的母線及進出線間隔盆式絕緣子均外帶金屬屏蔽環，但串內間隔所有盆式絕緣子則不帶金屬屏蔽環（盆式絕緣子由不同廠家生產），在主變壓器進線套管下部也配有同廠家和同型號的內置UHF傳感器。除了上述傳感器發報警信號外，其余傳感器均未發報警信息，因此可采用對傳感器附近絕緣子法蘭進行金屬屏蔽的方式來抑制干擾。此外，還可采用以下幾種方式對UHF的干擾進行抑制：

（1）濾波：對常見的電暈放電干擾（主要集中在200 MHz以下頻段）和移動通信等確定頻段的干擾信號，可以通過濾波進行有效抑制。

（2）電源隔離：對系統電源側引入的干擾信號，可用隔離變壓器進行隔離。

（3）避開斷路器和隔離開關操作：操作這些設備時可能會產生UHF干擾信號，此時系統采集到的信號僅可作參考，不宜納入關注范圍。

對該傳感器兩側絕緣子外圍用金屬包裹后接地，如圖3所示。屏蔽后該傳感器的報警信號消失，系統采集的信號如圖4所示，可見信號明顯減弱。因現場條件限制，有1個絕緣子還有三分之一未能用金屬完全屏蔽。

4 結語

（1）應用UHF局部放電監（檢）測技術的現場環境有各種干擾存在，因此要對干擾的傳播途徑進行深入分析，采取有針對性的抗干擾措施。

（2）內置UHF傳感器因殼體屏蔽作用的原因，受到的干擾信號相對外置UHF傳感器要少。

（3）對監（檢）測到的局部放電信號，首先應結合AE和UHF檢測結果進行綜合分析，對信號進行定位，確認是外部干擾信號還是GIS設備內部局部放電信號，若是干擾信號，則應采取相應的干擾抑制措施，采取措施后信號將會明顯變化。

[1]王昌長，李福祺，高勝友．電力設備的在線監測與故障診斷[M]．北京：清華大學出版社，2006．

[2]高凱，倪浩，楊凌輝．GIS局部放電檢測的技術發展和分析[J]．華東電力，2012，40（8）∶1384-1388．

[3]吳張建，李成榕，齊波，等．GIS局部放電檢測中特高頻法與超聲靈敏度的對比研究[J]．現代電力，2010，27（30）∶31-36．

（本文編輯：龔皓）

Research on Anti-interference Measures for Online PD Monitoring of GIS

ZHANG Chi1，XU Hua1，WANG Wenhao2，LIU Jiangming3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Maintenance Branch，Hangzhou 311232，China）

Through case analysis on alarming of online partial discharge（PD）monitoring system,this paper analyzes and investigates interference transmission path in PD monitoring system of GIS and the anti-interference measures.It is confirmed that the alarming signal is from external interference and effective anti-interference measures are taken.By metal screen grounding of basin-type insulator,signal of online PD monitoring is evidently reduced.

UHF；ultrasonic wave；partial discharge；interference

TM774+.1

：B

：1007-1881（2014）12-0009-03

2014-05-09

張弛（1971-），男，浙江嵊州人，高級工程師，從事變電設備管理工作。