帶電檢測技術在GIS設備狀態監測中的應用分析

張 凡，張 琪，吳一帆，魏 震，雷思琦（國網河南省電力公司檢修公司，河南省鄭州450000）

帶電檢測技術在GIS設備狀態監測中的應用分析

張 凡，張 琪，吳一帆，魏 震，雷思琦（國網河南省電力公司檢修公司，河南省鄭州450000）

如今隨著我國電網建設規模的逐漸擴大，應用GIS設備數量不斷提升，而為了保證GIS設備在電網運行中的穩定、安全與可靠性，還要做好帶電檢測工作。本文主要研究GIS設備狀態監測中有關帶電檢測技術的應用適用性與特點，以便為GIS設備運行狀態的監測與檢修做好基礎工作。

帶電檢測技術；GIS設備；狀態監測；應用

1 引言

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。以下就結合GIS設備狀態監測中現有幾種帶電檢測技術的應用進行探討與分析。

2 GIS設備狀態監測中超高頻局放帶電檢測技術的應用

2.1 該種帶電檢測技術的基本介紹

GIS設備在國際上狀態監測常用的檢測技術就是超高頻局放帶電檢測技術，GIS設備在狀態運行中內部會由于放電反應產生一定的超高頻信號，而該帶電檢測技術的檢測原理就是利用超高頻傳感器對這種超高頻信號進行檢測，以便及時發現GIS設備運行中的缺陷問題。一般超高頻信號的接受頻率范圍都在三百兆赫到三吉赫之間。超高頻傳感器的使用主要分為外置便捷式與內置式，然后結合分析判斷軟件以及數據采集單元共同組成超高頻局放帶電檢測儀器，圖1為超高頻檢測GIS設備局放帶電的過程。

圖1 超高頻局放帶電檢測圖示

2.2 該種帶電檢測技術應用的基本方法

在利用超高頻局放帶電檢測技術現場測量GIS的局部放電狀態時，一般可以利用頻域測量以及時域測量等2種測量方法，采用時域測量方法可以準確的定位缺陷，而采用頻域測量方法可以有效的對GIS設備是否放電展開定性的測量。對GIS設備局部放電情況采用外置便捷式傳感器進行狀態檢測時，通常都會采用SF6氣體壓力釋放窗、外露接地開關絕緣體、盆式無金屬屏蔽的絕緣子、觀察窗等部位作為檢測點，并采用超高頻檢測設備來測量全頻段或者單一頻段。

2.3 該種帶電檢測技術的主要特點

GIS設備狀態監測中應用超高頻傳感器對局部放電情況進行測量過程中，會受到設備外部環境以及內部等因素的干擾影響，例如無線通訊信號的干擾與手機信號的干擾等，因此在現場進行GIS設備運行測試的時候要將該類干擾合理的排除與規避。另外還可以在同一位置進行不同時段的帶電測量作業，以便將干擾信號及時排除。超高頻局放帶電檢測技術在監測GIS設備運行狀態的過程中會產生較大的噪聲，而主要的降噪處理方式為分段排除放點區域、加裝濾波器、智能軟件降噪方式等。另外為了有效的診斷GIS設備運行的狀態還要對外接電源的同步影響進行綜合考慮。

超高頻帶電檢測技術比較敏感于絕緣盆子內部缺陷、顆粒前以及毛刺曲線的放電檢測，但是在測量振動方面存在較差的敏感度。另外該種帶電檢測技術有著自身的應用原理，因而若是GIS設備表面沒有出現金屬裸露現象時會極大的限制測試效果，該種情況下要結合其他帶電測量技術來檢測。

3 GIS設備狀態監測中超聲波局放帶電檢測技術的應用

3.1 該種帶電檢測技術的基本介紹

超聲波帶電檢測方法就是利用GIS設備外殼上放置的傳感器來對內部放電產生的超聲波信號與振動進行進行接收，以便實現放電檢測缺陷與故障的目的。超聲波接收到的頻率范圍在x赫茲到x兆赫之間，該種帶電檢測技術頻率信號接收的范圍比較低，對較低頻率與機械振動的電磁信號比較敏感，可以靈敏的做出反應。另外考慮到該種檢測技術會受到10Hz以下的干擾信號影響，因此在采用該種檢測方法時一般利用20Hz以上的頻帶來檢測，超聲波檢測技術應用見圖2。

圖2 超聲波帶電檢測技術的應用過程

3.2 該種帶電檢測技術的基本應用方法

在利用超聲波傳感器檢測時要在GIS設備測量面上進行適量超聲耦合劑的涂抹，確保殼體與傳感器之間的良好接觸，沒有空隙或者氣泡的產生，以降低信號在傳輸中的損失，提高帶電檢測的準確性與靈敏度。在GIS設備外殼的每個檢測點上平穩的放置傳感器，以密切觀察信號接收的實際情況。另外在帶電檢測過程中還要避免其他外界因素以及傳感器抖動干擾到測量結果。在選擇GIS設備測試點的時候需要重點測試以下部位：①每兩個法蘭相鄰時間的要有一到兩個測試點，并且測試電的間距要不低于1m。超聲波帶電測量的位置最好在GIS設備氣室的下方側向位置，在選擇母線筒檢測點時要與絕緣支撐部位相靠近；②在避雷器、PT、接地刀閘隔離刀閘、CT、斷路器斷口處、GIS拐臂等位置還要進行測試點的設置；③在對歷史趨勢進行觀察時要將測量點控制在與前次相同的位置；④GIS設備若是為三相一殼形式時還要每隔120°在橫截面上設置不小于一個的測試點；⑤在T形連接處以GIS轉角位置的前后要確定一個測試點；⑥若是GIS設備的外殼直徑較高，那么在橫截面上確定測試點的時候要適當的增加數量。

3.3 該種帶電檢測技術的主要特點

這種超聲波局放帶電檢測技術具有非常靈敏的振動信號，所以可以及時找出GIS設備周圍安置傳感器范圍內的內部松動缺陷與問題。比如GIS設備若是存在不夠深入的金屬焊接點或者不足的固定螺栓力矩時，采用超聲波帶電局部檢測技術可以取得良好的檢測效果，并且這些缺陷故障在初期產生時期表現出來的振動信號只有利用超聲波才能夠檢測出來。也就是說定性診斷GIS設備局部放電的初期狀況采用超聲波檢測技術最為便捷與準確。在利用超聲波局放帶電檢測技術來對這種故障類型進行判斷的時候，不僅要分析超聲波的峰值，還要圖譜分析信號分相位分布。

4 GIS設備狀態監測中紅外線成像帶電檢測技術的應用

所謂紅外線帶電檢測技術就是將不可見的紅外輻射來做成可見圖像的轉換。GIS設備檢測點物體的紅外輻射通過鏡頭聚焦可以表現在探測器上面，紅外線探測器會將紅外輻射信號轉化為電信號，放大電信號并在熱像儀上面數字化處理成電子部分，以便可以轉換成可觀察到的紅外圖像在顯示器上。

然而由于GIS設備具有一定的緊密性以及緊湊性，另外SF6氣體具有較強的傳熱性能，因此紅外測試手段在GIS設備上的檢測效果并不良好。根據應用實踐可知，紅外線成像帶電檢測技術可以針對避雷器氣室缺陷以及PT問題進行有效檢測，同時利用該種帶電檢測技術來可以對加熱裝置的故障問題進行檢測。

5 GIS設備狀態監測中氣體泄漏帶電檢測技術的應用

測試GIS設備氣體泄漏問題時，傳統的局部包扎測試方法很難有效的實現檢測目的。而伴隨著我國逐漸增加的GIS氣室，對巡檢氣體泄漏的工作的質量要求逐漸提高，而目前解決該類問題的主要方案就是采用激光檢漏儀來對氣體泄漏情況進行檢測。激光檢漏儀測試的基本原理就是根據SF6的強紅外線吸收性質與特點，來將紅外線照射在檢查位置，以便在吸收紅外線可見光的同時，在成像屏幕上將SF6氣體泄漏位置呈現出黑色借以區分與判斷。

6 結束語

總而言之，如今帶電檢測技術在GIS設備狀態監測中的應用是提供檢修并評估狀態的關鍵手段。新時期在開展GSI設備的帶電檢測工作時要結合具體經驗來認真嚴格的分析測試條件以及應對工況，以便制定科學并合理的檢測方案。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、可靠與穩定性。

TM595

A

2095-2066（2016）32-0075-02

2016-11-4