GIS特高頻在線監測內部探頭傳輸機理

國網浙江省電力有限公司檢修分公司 姜 濤 李顯鵬

引言：隨著社會不斷的發展，電的使用已經是每家每戶不可或缺的生活方式，有效的保證電路的安全是我們用電的核心保障，GIS的在線監測系統有效的彌補了傳統人工帶電檢測方法的漏洞，其中GIS特高頻的內部探頭傳輸機理可以高效的保障電力設備的平穩運行和穩定性。

GIS是以SF6氣體充當絕緣體介質的封閉氣體絕緣組合電氣為原理的一種監測方法，GIS主要的優點是：可靠性高、操作方便和占地面積小，因為這些特性被電氣企業廣泛應用，移動式的在線高頻檢測比傳統的帶電檢測優勢更高，在探頭和GIS設備緊密協作的過程中，探頭可以快速、準確的反饋用電數據。有效的防止絕緣事故的產生，保證電力設備的平穩運行。

1 GIS特高頻在線監測

1.1 特高頻監測原理

在電力系統運行的過程中，電力設備廣泛存在著一種局部放電的情況，這種情況主要是因為電力設備受周圍環境的影響，和聲、電氣、光等等因素產生的物理反應或者化學變化，為了避免電力設備的絕緣系統遭到擊穿的情況，所以要針對局部放電的現象進行在線監測，維持電力設備的穩定性，保證電力系統持續平穩的進行供電。

對局部放電進行測量是有效保證GIS設備平穩運行的方法，它可以迅速的分辨出GIS系統內部絕緣系統的完整性，在線檢測局部放電的問題中，可以快速的通過圖譜的波形問題進行分析，這是需要長期在線監測的過程，需要內部探頭和電力設備的相互協作，在相互協作的過程中，需要保持相對穩定的工作狀態。

特高頻檢測方法最初是由英國Strathclyde大學提出，主要通過放電源到不同的傳感器的時間差對放電源精確定位，但是這種方法對傳感器要求很高，價格也較為昂貴，目前我們特高頻法對GIS進行局放測試不僅價格低廉，而且對比于傳統的局部放電測量方法也有較高的優勢。其中，使用特高頻法產生的電磁波，不僅可以在絕緣體中有良好的穿透能力，而且在檢測過程中，可以及時的發現問題；特高頻的電磁波不受高頻聲波的影響，在任何條件的高頻磁波都可以保持較高的準確性；特高頻在監測過程中產生的電磁波都是呈規律性的，所以可以根據這種規律進行故障定位，對事故進行高效的檢修；在特高頻監測的過程中可以避開大型變電現場產生的電暈磁場，便于隨時進行在線監測。

1.2 在線監測干擾源及其消除

對于GIS設備，常采用特高頻檢測技術，該技術監測的產品主要以DMS公司便攜式局放測試儀為主。現階段，GIS設備面對的最大問題是檢測時易受到變電站內、變電站周圍各種干擾的影響，得不到準確真實的數據；發現干擾源后，大部分干擾信號都很難徹底排除；檢測數據個體差異較大，其中的實效性有待提高；定位能力弱，對于GIS內部的故障，不能進一步精確定位，只能通過人力進行排查。測試結果不具有抗干擾的能力，缺乏準確性，判斷局放源及其數量的規則過于簡單，導致結果不準確?，F場干擾會降低局部放電檢測的靈敏度，甚至導致誤報警和診斷錯誤。因此，局部放電檢測裝置應該將干擾抑制到可以接受的最低水準[1]。

特高頻檢測技術主要是通過檢測局部放電產生的電磁信號，從而判斷局部放電是否存在，因為GIS的結構特點，電磁波在系統中以波導的方式進行工作。由于不同運行環境、不同絕緣介質產生的不同類型的局部放電現象，其產生的電磁波頻帶范圍很難確定，有很大一部分可能是特高頻傳感器對某一特定類型局放產生的電磁信號檢測效果并不靈敏，但是可以通過其它傳感器進行彌補，如超聲傳感器。另外，變電站環境中其很多它原因產生的電磁信號如：移動通訊信號、廣播信號、各種旋轉電機等，如果這些電磁波沒有在特高頻傳感器的頻率范圍內，就會對局放檢測結果造成干擾。此時判斷干擾的來源直接影響判斷局部放電是否存在的結果。

接觸式超聲傳感器是將傳感器貼在電力設備表面，檢測局放產生的超聲波信號在電力設備表面金屬板中傳播所感應的振動現象，這種檢測方式容易受到外界聲音及電力設備運行過程中自身振動的干擾，且由于聲信號衰減較大，接觸式傳感器要離放電點較近時，才能有效的檢測到放電信號。

現場干擾將降低局部放電檢測的有效性，甚至會導致電磁波診斷錯誤。因此，在局部放電檢測過程中，應采取措施抑制干擾，將干擾的影響控制在可以接受的水平。

2 在線監測系統的組成

利用GIS系統進行監測的過程中，主要是由三個部分組成，其中包括：信號處理、人機交互和信號采集共同組成，其中的監測過程主要是由局部放電產生的電磁波被信號采集系統收集，然后經過電路把電磁波擴大，然后同步傳輸給信號處理單元，通過把電磁波的波長進行數字轉化，在把數字進行人機交互界面的處理，然后傳送給監測人員，監測人員在根據振幅的強弱對局部放電進行準確的監測，形成準確的監測數據表。

3 超聲檢測法防干擾

在局部放電超聲檢測中，干擾抑制主要有局部放電超聲波檢測、加強測試值和背景值得比較和使用接地儀器三種方式。

在局部放電超聲波檢測中，不受電磁干擾，但應在測試過程中注意采取減少環境中聲噪音的措施，如關閉高壓室風機等。并在測試過程中保持傳感器靜止不受振動影響。

當儀器不用電池工作時，儀器必須接地。當使用獨立的接地線時，儀器的電源插頭最好不帶接地的插座。由于GIS殼體的環流，沿殼體的電位是不同的，這可能會在殼體和傳感器之間引起小的局放，這種放電會對聲記錄產生干擾，它在相位圖中顯示為“垂直線”。為了避免這種干擾，應使用獨立的接地線使儀器在傳感器所在區域附近的GIS結構上接地。這樣，可能產生放電的電位差就沒有了。

加強測試值與背景值的比較，并可通過耳機直觀辨別干擾或者局放信號。

4 結語

GIS特高頻在線監測技術是現階段主要應用于局部放電的監測方法之一，對比于傳統的測試方法，GIS在線系統不僅可以對局部放電進行準確的定位，還可以給監測人員提供精準的監測數據，而且特高頻技術具有價格低廉，工作量少等特性，其中內部探頭傳輸機理也有著靈活、便捷的特性，這二者緊密相連的協作，不僅保障了電力設備的正常運行，同時也為電力實業的發展做出了貢獻。