GIS設備缺陷分析及檢測技術研究

紀舜堯

國網內蒙古東部電力有限公司物資分公司

GIS設備缺陷分析及檢測技術研究

紀舜堯

國網內蒙古東部電力有限公司物資分公司

所謂GIS設備實際上就是一種封閉形式的組合電器，該種電器裝置最早出現在我國1965年。新時期我國電力行業的發展與成長較為迅速，對節約占地成本、電氣性能以及電氣設備等方面的參數要求不斷提高，因而GIS設備的應用也呈現出較高的優勢特點。如今我國不同電壓等級的輸變電工程中廣泛應用到了GIS設備，在應用過程中要求較高的安裝控制工藝水平，由于設備結構安裝比較緊湊，因而很難發現一些缺陷與隱患問題，加劇了GIS設備在電網運行中的風險。本文針對GIS設備缺陷分析及檢測技術進行分析研究。

GIS；設備缺陷分析；檢測技術

引言

GIS設備停電試驗雖然能夠發現部分缺陷，但停電試驗電壓較低，難以反應設備運行狀態下的真實狀況；并且高壓設備的絕緣劣化是一個長期累積和發展的過程，停電試驗難以及時發現該類潛伏性缺陷。GIS設備帶電檢測技術能夠在不停電的情況下，及早發現設備內部局部放電及其它缺陷信號，判斷GIS內部缺陷信息及其嚴重程度，實現缺陷的精確定位，對故障提出預警，從而可以實現有計劃的安排檢修，減少設備損壞和事故發生。

1 GIS設備故障類型

1.1 SF6氣體泄漏故障

SF6氣體對于GIS設備的正常運行至關重要，一旦發生SF6氣體的泄漏，就必然會導致GIS設備出現故障而無法正常的工作，進而會對整個電力系統正常運轉造成極大的負面影響。GIS設備發生SF6氣體泄漏故障的原因主要有兩個方面，一是GIS設備的材料、加工、裝配以及設計等環節存在著缺陷，二是密封材料由于長期使用而出現老化和破損的情況，從而導致SF6氣體出現了泄漏。為了預防SF6氣體泄漏故障，供電企業應高度重視對GIS設備材料質量的監測，并且還應保證加工、裝配與設計環節符合規定的標準，同時還應定期檢查GIS設備的密封性能，一旦發生泄漏的情況就應及時進行維修或者是更換。

1.2 GIS設備開關出現故障

GIS設備出現的開關故障也會影響到整個電力系統的正常運行，而造成GIS設備開關故障的主要原因為斷路器、負荷開關、隔離開關或接地開關等元件在實際的運行過程中受到影響而無法正常運行，同時還可能出現動、靜觸頭接觸不良的情況，這也會導致GIS設備出現開關故障。

1.3 GIS設備內部放電故障

GIS設備內部放電故障影響的范圍較大，并且也會增加整個GIS設備故障排除工作的難度，進而會降低電力系統運行的穩定性和可靠性。GIS設備內部放電故障中破壞最為明顯的就是電暈放電，這主要是因為其出現的頻率較高，電暈放電具體是指氣體介質在不均勻電場中的局部自持放電。GIS設備內部出現電暈放電將會對整個設備的絕緣性能造成巨大的破壞，這主要是因為電暈放電的空間電荷在一定條件下會提高間隙擊穿的強度，同時GIS設備內部的微小異物、毛刺等物質較多，這就會導致設備的絕緣強度大幅度降低，一般情況下GIS設備內部發生電暈放電的原因主要是因為制作工藝上的缺陷，因此必須引起供電企業的高度重視。

2 檢測技術

2.1 超聲波法

超聲波法通過對GIS腔體外壁安裝超聲波傳感器檢測局部放電產生的超聲波信號。超聲波傳感器與電力設備的電氣回路無任何聯系，抗電磁干擾能力較強但容易受到機械干擾。相比特高頻法，超聲波法的測量位置不受盆子限制，測量方案靈活多變。但超聲波法存在以下問題：信號的有效范圍較小，現場經驗表明每隔0.5m～1m需要布置一個測量點;操作不便，外置式超聲傳感器需要通過粘結劑貼在殼體表面。

超聲波法對局部放電源定位的方法分幅值法和時差法兩種。幅值法是根據超聲波信號的衰減特性，利用其峰值或有效值的大小定位，一般離信號源越近，信號越大。但由于波的擴散、反射和熱傳導均可造成衰減，且超聲波在不同媒介中傳播的衰減強弱不同，該方法只可實現初步定位。時差法是根據傳感器的空間坐標和超聲傳感器到達傳感器的時差，通過聯立球面方程或雙曲面方程計算空間坐標。

2.2 聲電聯合檢測法

聲電聯合檢測法同時對局部放電源產生的超聲信號和特高頻信號進行檢測。如表1所示，利用兩者互補的特性，使其相比于單一超聲法和特高頻法有更強的抗干擾能力，并能提高定位精度。該

方法首先利用特高頻法有效測量范圍大的特點，高效率的對GIS間隔整體狀況進行巡檢。對存在疑似信號的區域再采用特高頻法和超聲法聯合進行定位分析。根據GIS的同軸結構，利用了平分面法確定放電點所在平面。由于電磁波信號的傳播速度遠遠快于超聲信號的速度，以特高頻信號作為基準，超聲信號對基準的延遲時間乘以超聲信號在介質中的傳播速度即為超聲傳感器與放電點間的直線距離。以此實現了放電點的準確定位。

2.3 超高頻法

超高頻法通過檢測放電產生的電磁波來診斷設備絕緣缺陷，其選取的頻帶主要分布在300MHz～3GHz。GIS為同軸腔體結構，其固有頻率主要分布在300MHz～500MHz，小于其固有頻率的電磁波在傳播時會明顯衰減，大于其固有頻率的電磁波則衰減較少，因此采用超高頻法檢測GIS內局部放電具有較高的靈敏度。

2.4 紅外熱像檢測技術

任何物體由于其自身分子的運動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場，俗稱“熱像”。電力設備故障發熱時也會發射紅外線，并形成熱像。紅外熱像檢測技術是通過吸收這種紅外輻射能量，測出電力設備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設備發熱。

結束語

GIS設備狀態監測需要結合多種帶電檢測技術來完成，比如在對GIS設備運行問題進行檢測的時候可以采用超聲波以及超高頻局放檢測技術，這兩中檢測技術具有較高的互補適用性，因此結合數據分析與綜合帶電檢測技術的應用可以得到更為準確并科學的檢測結果。新形勢下還要繼續GIS設備狀態監測中研究帶電檢測技術的應用，以便提高GIS設備運行的安全、可靠與穩定。

[1] 陳敏，陳雋，劉常穎，等.GIS超聲波、超高頻局部放電檢測方法適用性研究與現場應用[J].高壓電器，2015，51(8)：186-191.

[2]孫曙光，陸儉國，俞慧忠，等.基于超高頻法的典型GIS局部放電檢測[J].高壓電器，2012，48(4)：7-12.