GIS設備特高頻局部放電現場測試標準化作業

寧博功，何順

（1. 國電宣威發電有限責任公司，云南 宣威 655410，2. 云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217）

0 前言

GIS設備在電力行業運用相當廣泛，其空間占地小，維護簡單等特點[1-5]受到發電和電網企業的歡迎，但同時由于其特殊的金屬封閉氣體絕緣結構，導致一旦GIS設備發生故障，檢修工作極為耗時耗力[6-9]。

為了防范GIS故障的發生且不影響供電，目前設備運維方采用了多種多樣的帶電檢測手段[10]，如紅外檢測[11]、SF6氣體成分檢測[12]、X射線檢測[13]和帶電局部放電檢測[14]等。其中特高頻局部放電測試作為非常有效的方法之一被廣泛采用[16]。由于其受外界干擾影響大及非定量的檢測方法，且無國家標準及相關行業規范等指導性文件，檢測人員有效地進行帶電局放檢測具有一定難度，本文所述的規范檢測流程對檢測流程標準化和提高檢測效率具有一定的幫助。

常規具有特高頻檢測功能的局部放電測試儀器種類較多，但使用方法大體相同，本文所述現場測試標準流程適用于主流大多數多功能局部放電測試儀，但個別儀器存在部分界面及少許功能的不同，本文不單獨闡述。

1 測試現場勘察

接到GIS局部放電測試工作任務時，在有條件的情況下應前往變電站現場開展現場勘察工作，對作業現場的條件、環境及其他影響作業的危險點進行勘察。

收集被測試GIS設備相關信息：

1）基礎信息：生產廠家、型號、出廠日期、投運日期等。收集被測試GIS設備的接線圖、布置圖和氣隔圖。

2）局放測試方式信息：了解被測試GIS設備是否安裝有內置局放傳感器；了解被測試GIS設備的盆式絕緣子是否具備外置局放傳感器檢測條件。

3）缺陷信息：了解被測試GIS設備歷史上是否發生過缺陷、當前是否存在未處理缺陷、同型號或同批次設備是否有家族性或批次性缺陷。

4）GIS局部放電測試工作為在帶電設備外殼上進行的工作，應當依據相關規程規范辦理“廠站第二種工作票”。

5）召開班前會，明確安全措施實施情況、帶電部位、注意事項、風險評估、危險點分析控制。

6）做好人員分工，應將工作任務和安全責任分配并落實到每個工作人員身上，對不同工作分別進行安全技術交底。

7）注意工作環境和天氣影響等，特別是進入戶內GIS設備室前應先通風15分鐘后方可進入。

2 GIS特高頻信號普測

2.1 特高頻傳感器校驗

開始測試之前，在確定局放檢測設備正常開機工作后，應對特高頻傳感器進行校驗。可用手機等無線電發射設備對特高頻傳感器進行功能性校驗。若使用的多功能局部放電測試儀帶有特高頻發生器，則應使用特高頻發生器進行校驗。

2.2 GIS特高頻背景測試

進入GIS設備區后，首先將多功能局部放電測試儀設置為“外同步”，并在得到變電站工作人員許可且驗電合格后將相位外同步發射器接入變電站內的220 V電源中。

在空氣中進行特高頻背景測試，判斷周圍空間信號是否會對GIS本體的測試造成影響。選擇特高頻PRPD/PRPS模式，增益選擇：開，帶寬選擇：全通。觀察特高頻背景的測試情況：

1）空間中沒有特高頻信號，則繼續進行GIS本體的測試。

2）如果有一定的特高頻信號，但放在GIS盆式絕緣子等測點該信號變小不影響測試，則繼續進行GIS本體的測試。如果在戶內GIS室發現有背景特高頻信號，可嘗試將室內的照明、風機和空調等電氣設施關閉，消除部分背景特高頻信號。

3）如果特高頻信號較大，影響所有GIS本體的測試，則需要采取措施，直到能夠很好的排除外部干擾信號對GIS本體特高頻測試的影響。干擾信號的排除手段主要有屏蔽帶法、濾波器法、背景干擾識別法。

屏蔽帶法：主要用于不帶金屬屏蔽的盆式絕緣子消除檢測時的外部干擾。檢測時，如果發現有異常信號，采用由金屬絲制成的屏蔽帶，將除傳感器放置位置處的盆式絕緣子其他外露部位全部包扎起來，使得外部干擾信號無法直接進入傳感器，從而實現抗干擾的效果。

濾波器法：利用濾波器抑制干擾。如較強的電暈信號，在300 MHz以上幅值仍很高，對現場檢測造成很大影響，可采用下限截止頻率為500 MHz的高通濾波器進行抑制；對于常見的手機通信干擾則可以采用900M Hz的窄帶阻波器進行抑制；還可使用窄帶法檢測，如采用300～600 MHz避開高頻干擾信號。需要注意的是，多數局部放電產生的電磁波信號主要集中在1 GHz以下，因此盡量避免使用1 GHz以上的高通濾波器抗干擾檢測。若采用手持式局放檢測儀進行巡檢時，采用設備內置軟件濾波模式可等效為濾波器法。

背景干擾識別法：對重復出現的干擾信號，可以根據信號的波形特征、頻譜特征和工頻相關性進行識別和消除。

2.3 GIS特高頻測試點的選擇

1）盆式絕緣子為環氧樹脂無金屬屏蔽

對于盆式絕緣子材料為環氧樹脂無金屬屏蔽，盆式絕緣子即為測試點，將傳感器放置在盆式絕緣子上進行測試，測試時需要對所有盆式絕緣子進行測試。

2）盆式絕緣子為環氧樹脂有金屬屏蔽

對于盆式絕緣子材料為環氧樹脂有金屬屏蔽形式的，特高頻信號無法穿透金屬，特高頻檢測受到較大影響，則可選擇其他代替部位，如：接地端子位置、觀察窗、電纜出線端等特高頻信號能夠順利傳出的位置進行仔細的檢測。同時，若環氧樹脂有金屬屏蔽帶的盆式絕緣子為帶澆注孔的形式，可進行以下測試選擇：一，澆注孔封板為絕緣環氧樹脂材料的，可將傳感器放置在上面直接測試；二，澆注孔封板為金屬材質的，需拆開澆注孔封板后進行測試（風險提示：注意多數廠家提出澆注孔封板不能自行拆開的，具體需拆卸前與廠家聯系）。

2.4 GIS本體特高頻測試

根據背景測試后的特高頻設置，對所有GIS間隔進行特高頻信號普測，測試點按照前面所述進行選擇。

測試時在多功能局部放電測試儀特高頻PRPD/PRPS模式下觀察是否具有局放典型缺陷圖譜特征，并做好記錄。

3 GIS局部放電源定位（普測異常）

對于存在局放信號異常的GIS需進行局部放電源定位，最終判斷信號來自于GIS內部的具體位置，或者來自于外部。

3.1 局放信號類型分析

在應用局放定位時需要對局放信號的類型進行判斷，因此，需要保存多張10 ms、5 ms、2 ms、1 ms時基下的示波器波形圖，以便于對局放類型進行判斷。并對比分析圖譜特征綜合判斷局放類型。

3.2 信號幅值定位法

當測試時發現明顯局放信號時，可使用幅值定位法進行初步定位。將兩個或者更多的特高頻傳感器放置在GIS本體上，觀察示波器波形中的超聲信號或者特高頻信號幅值大小對應關系，以幅值較大的傳感器位置為基準點，通過不斷挪動其他傳感器，觀察挪動傳感器的信號幅值變化趨勢，幅值變大則局放信號源位于傳感器挪動方向，幅值變小則局放信號源位于傳感器挪動反方向，進多次多方向幅值比較最終可初步判斷局放信號源的位置。

3.3 特高頻時差精確定位

特高頻時差定位依據局部放電產生的電磁波信號到達不同特高頻傳感器的時間不同，從而依據電磁波傳播速度3×108m/s，計算出局部放電源的位置。

1）在疑似存在局放信號的氣室兩端盆式絕緣子（或其他可測到特高頻信號的地方）各固定一個特高頻傳感器（紅、黃色），并在附近空氣中放置一個特高頻傳感器（綠色）。

2）利用示波器讀取各傳感器信號圖譜，選取特征明顯的一簇脈沖信號，并放大至納秒級時域（如圖1），可觀察到紅色傳感器較黃色傳感器先接收到局放信號，利用示波器測量紅黃波形起始沿差值Δt，通過以下公式計算局部放電源的位置。

圖1 示波器定位波形圖

其中：x為局部放電源與紅色傳感器間距離；D為紅黃色傳感器間距離。

3）如有必要，重復步驟1和步驟2，傳感器布置方向改為氣室橫向布置，可以更加精確確定局放電源位置。

4 結束語

針對工作票工作實施情況進行總結，主要指工作任務是否按計劃完成，是否發現局放異常情況，以及下一步工作計劃。同時對設備安全運行進行正確評估，特別要查找當天工作中的不安全因素并舉一反三，制訂相應的防范措施，避免同類錯誤在今后工作中發生。整理檢測結果，編制報告。

隨著社會科學技術水平日益發展，電力設備運維也向更為智能合理的方向進步。帶電局放放電檢測是一項非常有效的提前發現設備隱患的方法，有效且規范化的開展GIS設備特高頻局部放電現場測試會有事半功倍的效果。筆者希望每一位電力設備運維人員都能熟練掌握GIS設備特高頻局部放電現場測試方法，將更多的設備隱患控制在萌芽階段，減少損失，提高供電安全可靠性。