基于多參量的氣體絕緣組合電器帶電檢測診斷技術(shù)

周大洲，王興照，呂俊濤，黃　銳，邢海文（國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南　250000）

基于多參量的氣體絕緣組合電器帶電檢測診斷技術(shù)

周大洲，王興照，呂俊濤，黃銳，邢海文
（國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250000）

以某500 kV變電站出線間隔缺陷為典型案例，提出一種基于多參量的氣體絕緣組合電器（GIS）帶電檢測診斷技術(shù)，利用超聲波局放檢測、特高頻局放檢測、SF6氣體濕度分析和成分分析等多種技術(shù)手段，結(jié)合初測和復(fù)測的檢測結(jié)果，實現(xiàn)GIS設(shè)備的帶電檢測和綜合診斷，為GIS設(shè)備的狀態(tài)檢修提供可靠而有效的參考。

GIS；組合電器；帶電檢測；故障診斷

0　引言

氣體絕緣組合電器 （Gas Insulated Switchgear，GIS）具有模塊化設(shè)計、結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠性高等優(yōu)點，因此，被廣泛地應(yīng)用到變電站主接線中［1-3］。然而，GIS設(shè)備內(nèi)部缺陷查找困難，排查過程復(fù)雜，而GIS設(shè)備的故障檢修周期又長于傳統(tǒng)開放式設(shè)備。因此，需要研究GIS設(shè)備的帶電檢測和診斷技術(shù)，提高GIS設(shè)備檢修效率［4-6］。

1　典型氣室缺陷情況

2015年2月12日，檢修公司進(jìn)行專項組合電器設(shè)備帶電檢測工作，發(fā)現(xiàn)某500 kV變電站出線5043開關(guān)A相1號母線側(cè)斷口位置有超聲波局放信號，最大峰值9mV，并將該信號列為跟蹤監(jiān)測信號。2015年6月3日復(fù)檢中，檢測到該信號明顯增長，峰值約20mV。且該信號可檢測區(qū)域范圍擴(kuò)大，判斷內(nèi)部缺陷有增長趨勢，并盡快停電處理。

該變電站出線5043間隔GIS制造廠家為河南平高東芝高壓開關(guān)有限公司，產(chǎn)品型號GSR-500R2B，2009年生產(chǎn)，2009年年底投運。

2　初測分析

2.1GIS超聲波局放檢測

2月12日，采用超聲波局放儀（挪威TRANSNOR公司超聲波局放分析儀AIA-2）對500 kV出線5043開關(guān)A相進(jìn)行局放測試，測試數(shù)據(jù)分別如圖1～3所示。圖1為出現(xiàn)異常信號時的測試位置，圖2為檢測前連續(xù)模式下背景信號的特征圖譜，圖3為連續(xù)模式下的缺陷特征圖譜。

在500 kV出線5043開關(guān)A相1號母線側(cè) （圖1中紅色橢圓內(nèi)部），發(fā)現(xiàn)明顯超聲波信號，信號幅值不穩(wěn)定，較大時約為9mV（約為背景信號的12倍），較小時4mV，相位相關(guān)性不明顯。采用北京興泰PD208型超聲波局部放電檢測儀進(jìn)行復(fù)測，同樣能夠檢測到異常超聲波信號，由此可判斷該部位存在異常超聲波信號。

圖1　5043開關(guān)A相（1號母線側(cè)斷口位置）

圖2　背景信號

圖3　連續(xù)模式下檢測信號

2.2GIS特高頻局放檢測

分別使用上海華乘T90及興泰學(xué)成PD209局放檢測儀，在開關(guān)兩側(cè)上部盆式絕緣子位置進(jìn)行特高頻檢測，大約持續(xù)20min，如圖4所示，均未發(fā)現(xiàn)特高頻信號。

圖4　UHF信號PRPS及PRPD圖譜

由以上檢測結(jié)果可知，500kV出線5043開關(guān)A相的超聲波信號明顯，但未發(fā)現(xiàn)特高頻信號，可排除內(nèi)部存在放電現(xiàn)象，初步判斷其內(nèi)部存在較輕的機(jī)械振動。

3　復(fù)測分析

3.1超聲波局放檢測

6月3日，對異常設(shè)備進(jìn)行復(fù)測。如圖5所示，使用AIA-2超聲波局放檢測儀對500 kV出線5043開關(guān)進(jìn)行檢測，整個開關(guān)本體都可檢測到明顯超聲信號，最大信號位置出在斷路器的1號母線側(cè)斷口處，在該部位整個圓周上信號幅值變化不大，由此可判斷信號源處于罐體中心的位置，即斷路器內(nèi)部動靜觸頭或與一次導(dǎo)電桿連接處。

圖5　復(fù)檢位置

如圖6所示，在連續(xù)模式下，該部位信號最大峰值23mV，50Hz相關(guān)性及100Hz相關(guān)性不明顯，如圖7所示。在PRPD模式下，點分布無規(guī)律，符合自由顆粒的特點，但是通過區(qū)域法定為在中心導(dǎo)體附近，因此排除自由顆粒的可能，判斷信號為機(jī)械振動。

圖6　超聲波連續(xù)模式下檢測信號

圖7　超聲波PRPD模式下檢測信號

3.2特高頻局放檢測

該斷路器本體部位無盆式絕緣子及內(nèi)置傳感器，只能通過兩側(cè)TA上部盆式絕緣子檢測。如圖8所示，檢測時，在儀器前置增益打開的情況下，在周圍空氣中及盆式絕緣子上均可檢測到較為雜亂的信號，信號相位特征不明顯，關(guān)閉前置增益后信號消失。由此判斷開關(guān)內(nèi)部沒有放電現(xiàn)象。

圖8　特高頻監(jiān)測信號

3.3SF6氣體濕度和成分分析

采用SF6氣體濕度測試儀 （河南日立信RA-601FD）、SF6氣體成分分析儀 （河南日立信 RA-601FA）對出線5043開關(guān)A相進(jìn)行分析，SF6氣體濕度及成分分析檢測結(jié)果如表1所示，氣體濕度及成分分析未見異常。

表1　SF6氣體濕度及成分表

3.4綜合診斷

根據(jù)兩次測試的特高頻局放測試情況，并結(jié)合SF6氣體濕度和成分分析來看，設(shè)備內(nèi)部沒有放電情況。

根據(jù)兩次測試的超聲波局放、特高頻局放測試情況來看，設(shè)備內(nèi)部存在機(jī)械振動現(xiàn)象，并且有增長的趨勢，振動位置位于斷路器內(nèi)部動靜觸頭或與一次導(dǎo)電桿連接處。這一機(jī)械振動信號可能是由連接部件松動造成的。長時間的振動可能會引起放電或帶來其他影響造成事故，因此，建議加強(qiáng)巡視，縮短周期跟蹤檢測，并盡快安排停電處理。

4　結(jié)語

以典型500 kV出線間隔缺陷為例，提出一種基于多參量的GIS設(shè)備帶電檢測和診斷技術(shù)，結(jié)合超聲波局放、特高頻局放、SF6氣體濕度分析和成分分析的初測和復(fù)測結(jié)果，實現(xiàn)GIS設(shè)備的缺陷定位和診斷，為GIS設(shè)備的狀態(tài)評價和狀態(tài)檢修等提供了有效的參考。

［1］湯銘華.GIS組合電器典型故障分析及改進(jìn)［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2013.

［2］王晶晶.SF6全封閉式組合電器分解產(chǎn)物診斷技術(shù)應(yīng)用研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2013.

［3］胡紅紅，鐘建靈，鄭亞君.運行中SF6全封閉組合電器的故障檢測［J］.中國電力，2010，43（12）：19-22.

［4］張宇嬌，莊曰平，程炯.SF6氣體絕緣全封閉組合電器故障分析［J］.高電壓技術(shù)，2005，31（1）：89-90.

［5］王彩雄，唐志國，常文治，等.氣體絕緣組合電器尖端放電發(fā)展過程的試驗研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（11）：157-162.

［6］齊波，李成榕，耿弼博，等.GIS設(shè)備絕緣子高壓電極故障局部放電嚴(yán)重程度的診斷與評估［J］.高電壓技術(shù)，2011，37（7）：1 719-1 726.

Live Detection and Diagnosis Technology for the Gas Insulated Sw itchgear Based on M ulti-parameters

ZHOU Dazhou，WANG Xingzhao，LV Juntao，HUANG R ui，XING Haiwen
（State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250000，China）

Taking an outlet interval fault of 500kV substation as an example，the live detection and diagnosis method is proposed based on multi-parameters，which can be used in gas insulated switchgear（GIS）.By using ultrasonic partial discharge（PD）detection，ultrahigh frequency（UHF）PD detection，SF6moisture analysis and component analysis，live detection and diagnosis of GISequipment are realized combining with results of preliminary survey and retest.Themethod can provide reliable and effective reference for GISstatusmaintenance.

GIS；insulated switchgear；live detection；fault diagnosis

TM595

A

1007－9904（2016）04－0015－03

2015-12-12

周大洲（1973），男，高級工程師，從事電力系統(tǒng)的生產(chǎn)及研究工作。