基于超聲法的330kV GIS局部放電檢測、分析流程優化

(國網青海省電力公司檢修公司 青海 西寧 810000)

引言

GIS(Gas Insulated Substation)是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS作為一種集聯絡、控制、測量和保護為一體的高度集成化開關電器，具有占地面積小、配置靈活、受外部環境影響小等優點，倍受電力用戶青睞。對于戶外GIS設備，在其運行過程中，由于受電動力影響，內部導桿連接前期安裝不到位，會導致事故初期GIS筒體內部產生異音，后期如果聲發射釋放的應變能足夠大，就可產生人耳聽得見的聲音，大多數發射信號由于強度很弱，人耳不能直接聽見，需要借助靈敏的儀器才能檢測出來，用儀器探測、記錄、分析、聲發射信號和利用聲發射信號推斷發射源。[1]因此，GIS設備初期的超聲局部放電檢測就顯得尤為重要。

本文對某330kV變電站GIS所產生的異常信號，使用超聲波法(AE，又稱聲發射法)，進行異常信號查找、異常分析、精確定位，梳理檢測流程，檢測中注意事項，提出了一套檢測流程。

一、超聲局放檢測定位技術

GIS內部局部放電會激發聲波信號，當聲波到達GIS外殼的內表面后會引起外殼微小震動，通過聲發射傳感器將材料的機械振動轉換為電信號，并通過對該信號進行濾波、放大、采樣、存儲和數字信號處理等一系列操作得到局部放電信號的多個特征值，通過分析相關特征值來判斷局部放電水平并對放電源進行定位。

二、異常檢測與分析

異常檢測和定位：

2017年05月19日，檢測人員利用超聲局放檢測儀(型號為AIA-2)，對青海某330kV變電站GIS進行檢測時，發現330kVⅠ段母線2號檢測點位置在連續模式下(如圖1所示)，峰值和有效值較大(如圖2所示)，并且利用儀器的相位模式進行檢測，(如圖3所示)在峰值統計圖中可以看出，最高峰值都接近100mV,并具有明顯的100HZ相關性(如圖4所示)，利用儀器的相位模式檢測人員使用SF6氣體分解產物檢測儀對上述氣室進行檢測，未發現SF6分解產物。再通過便攜式特高頻局放測試儀(型號為HBEDS-PoDAS)對異常筒體及相鄰筒體檢測，未發現異常放電信號信號(如圖5所示)。

圖1 現場檢測位置標識

圖2 連續測量模式瞬態記錄

圖3 相位檢測模式圖譜

圖4 峰值統計圖

圖5 超高頻檢測圖譜

松動或接觸不良會引起電位懸浮，懸浮部位與導體之間存在耦合電容，相當于容性放電。給出超聲檢測的示意圖。放電脈沖一般發生在電壓上升沿，在外施電壓的正負半周均能檢測，信號的100Hz相關性很強。由于耦合電容和放電時兩端的電壓差比較固定，因此隨著電壓的升高，放電量變化不大。檢測信號比較穩定，重復性強[2]，通過對圖3的分析，可以發現相位模式測得圖譜在每180°左右呈現豎條狀，且幅值較大，具有典型的機械振動特征。再根據圖5的分析，異音及相鄰筒體未發現異常放電信號，可初步判定為由懸浮電位引起的機械振動。故障位置靠近筒壁周圍。

三、解體檢查

在檢測出異常后，于2017年05月23日對異常母線筒體進行解體檢修，根據現場檢修圖來看，是對異音所在相鄰幾個氣室開蓋檢查后發現，拆解后內部圖(如圖6所示)發現導體絕緣支撐上的屏蔽罩螺絲松動。故障位置靠近母線筒體，印證了之前的檢測。

圖6 內部結構圖

四、結論

在故障分析中，超聲檢測可以有效的發現異常位置，能夠準確的分析定位，對于某些檢測過程中，針對聲波在介質中的衰減、不靈敏等現象，可以結合高頻法，化學檢測法，提高故障的診斷性及有效性。