一起GIS設(shè)備局部放電異常缺陷分析

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任珠海供電局，廣東珠海 519000）

0 引言

因GIS設(shè)備能有效節(jié)約空間，并處于封閉狀態(tài)，其能保持絕佳的電氣性能及良好適應(yīng)不同的變電站環(huán)境，在變電站使用中越加廣泛，隨著GIS設(shè)備的廣泛推廣應(yīng)用，GIS局放缺陷也日益增加，GIS局部放電將導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能劣化，將會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，運(yùn)行維護(hù)中需加強(qiáng)對(duì)GIS設(shè)備開(kāi)展帶電測(cè)試，隨時(shí)掌握設(shè)備的健康狀態(tài)，確保電網(wǎng)供電可靠性。

1 傳統(tǒng)GIS局放測(cè)試方法及GIS局放類型

GIS設(shè)備局放測(cè)試采用傳統(tǒng)測(cè)試方法如內(nèi)部電極法、外部電極法、脈沖電流法均存在一定的局限性和不足[1]，因此在實(shí)際測(cè)試工作中，通常選用特高頻局放測(cè)試方法，大量的應(yīng)用實(shí)踐及測(cè)試結(jié)果表明，采用特高頻方法來(lái)測(cè)試GIS局放具備較高效率的檢測(cè)能力，可排除干擾，能有效檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)GIS局放信號(hào)，并且測(cè)試過(guò)程中的抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確[2]。

變電站GIS設(shè)備中常見(jiàn)的局部放電類型包含4種：絕緣內(nèi)部空穴或沿面放電缺陷、懸浮電極放電缺陷、電暈放電缺陷以及自由金屬顆粒缺陷[3]。

2 應(yīng)用實(shí)例

變電站GIS設(shè)備安裝投運(yùn)GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，投運(yùn)后GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的GIS局放在線監(jiān)測(cè)，可實(shí)時(shí)掌握一次主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

近期GIS局放在線系統(tǒng)傳感器記錄到某主變間隔持續(xù)性的局放信號(hào)并發(fā)出告警，起初幅值十分小，保持持續(xù)跟蹤狀態(tài)，近3個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)幅值隨時(shí)間有增大趨勢(shì)，由最初-65dB逐漸增大至-40dBm，且實(shí)時(shí)放電圖譜有明顯局放特征。

現(xiàn)場(chǎng)人員分別采用便攜式局放檢測(cè)定位儀和示波器對(duì)疑似間隔所有盆式絕緣子進(jìn)行了局放測(cè)試和局放定位，將GIS局放在線監(jiān)測(cè)和GIS局放現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)合一起，綜合研判了一起GIS局放缺陷，并對(duì)此缺陷進(jìn)行了分析和探討。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)采用便攜式局放檢測(cè)儀測(cè)試數(shù)據(jù)

首先現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)便攜式局放檢測(cè)儀進(jìn)行GIS局放測(cè)試，在不加放大器的情況下，測(cè)試局放信號(hào)，放電峰值大約在50%左右，約-42dBm。加放大器測(cè)試到的局部放電信號(hào)，放電峰值大約在98%左右。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試信號(hào)圖譜特征明顯，符合GIS局放信號(hào)圖譜特征，可以確定此間隔存在GIS局部放電。

2.2 采用時(shí)間比較法定位測(cè)試

在測(cè)試中，采用時(shí)間比較測(cè)量法來(lái)對(duì)疑似間隔進(jìn)行有效缺陷定位。時(shí)間比較測(cè)量法是放置兩個(gè)傳感器在局放源兩邊的盆子上，通過(guò)高速示波器測(cè)量局放脈沖到達(dá)的時(shí)間差來(lái)確定局放源的具體位置。可以通過(guò)公式d=(D-0.3t)/2來(lái)計(jì)算從局部放電源到信號(hào)第一個(gè)到達(dá)的傳感器之間的距離。現(xiàn)場(chǎng)人員本次采用示波器通過(guò)特高頻傳感器來(lái)進(jìn)行定位測(cè)試結(jié)果，如圖1所示，通過(guò)計(jì)算，定位結(jié)果顯示局放信號(hào)也位于疑似間隔避雷器盆式絕緣子附近。

圖1 特高頻傳感器示波器定位數(shù)據(jù)

2.3 測(cè)試結(jié)果

在采用便攜式局放檢測(cè)定位儀、示波器對(duì)疑似主變變高設(shè)備間隔所有盆式絕緣子進(jìn)行了局放測(cè)試和局放定位，最終定位在疑似間隔避雷器盆式絕緣子附近。信號(hào)峰值（特高頻信號(hào)）約為-40dBm，信號(hào)幅值較大，信號(hào)密度較大，為持續(xù)性信號(hào)，且實(shí)時(shí)放電圖譜有明顯局放特征，確認(rèn)局放信號(hào)類型為絕緣件表面污穢或空穴缺陷。

2.4 后續(xù)跟蹤

鑒于以上GIS局放在線監(jiān)測(cè)及GIS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果，一致認(rèn)為近期需對(duì)該信號(hào)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，由于該信號(hào)為穩(wěn)定連續(xù)性信號(hào)，這個(gè)缺陷可能會(huì)隨時(shí)導(dǎo)致故障的出現(xiàn)，其風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加。經(jīng)專業(yè)討論，建議及時(shí)停電更換處理，防止缺陷進(jìn)一步發(fā)展造成電力安全事件。

在后續(xù)解體工作中，現(xiàn)場(chǎng)人員開(kāi)展對(duì)絕緣件進(jìn)行出廠局放測(cè)試電壓下的局放測(cè)量、對(duì)避雷器解體檢查、對(duì)盆式絕緣子及避雷器進(jìn)行詳細(xì)檢查、對(duì)盆式絕緣子及避雷器四根環(huán)氧絕緣桿探傷對(duì)盆式絕緣子進(jìn)行耐壓及局放檢測(cè)試驗(yàn)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，來(lái)確認(rèn)絕緣件是否存在空穴或污穢缺陷，以對(duì)本次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

在日常運(yùn)行維護(hù)工作中，現(xiàn)場(chǎng)人員也對(duì)該站的其他間隔加強(qiáng)關(guān)注，還同時(shí)在該站GIS局放在線監(jiān)測(cè)裝置的巡視過(guò)程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)間隔亦存在疑似局放信號(hào)，目前跟蹤情況如下：某線路間隔存在疑似信號(hào)，但信號(hào)幅值微弱，其后現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試無(wú)法判斷缺陷類型及開(kāi)展定位。3個(gè)月之后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試確認(rèn)缺陷的存在，定位在該線路間隔GIS局放在線監(jiān)測(cè)傳感器安裝絕緣子附近。目前信號(hào)在線系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)仍然較弱且放電密度不大，局放信號(hào)類型為絕緣件表面污穢或空穴缺陷，與已確認(rèn)主變變高間隔局放信號(hào)初期表象基本一致。

鑒于該站已有同類220kVGIS局放缺陷兩起，且該站只有部分間隔裝有GIS局放傳感器可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GIS局放信號(hào)，為此，建議近期對(duì)全站GIS設(shè)備開(kāi)展局放測(cè)試，且現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試周期縮短，對(duì)該站設(shè)備的運(yùn)維管控等級(jí)提升，開(kāi)展特巡特維工作，對(duì)于未安裝GIS局放在線監(jiān)測(cè)的間隔全部進(jìn)行加裝。此外，對(duì)于其他站點(diǎn)的與該站同一生產(chǎn)廠家的GIS設(shè)備也需加強(qiáng)關(guān)注，做好反措，避免家族性缺陷的發(fā)生。近期批量測(cè)試結(jié)果表明，僅該站存在此情況，其他站點(diǎn)無(wú)類似情況發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用情況和測(cè)試結(jié)果，GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌控一次主設(shè)備的運(yùn)行狀況，其通過(guò)特高頻法測(cè)量GIS局放信號(hào)，靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)局放信號(hào)的精準(zhǔn)定位，但GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)傳感器的要求高，且成本昂貴，導(dǎo)致安裝GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的站點(diǎn)及間隔有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全覆蓋。傳統(tǒng)GIS局放現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試雖然也是采用特高頻法測(cè)量，但需現(xiàn)場(chǎng)人員下站逐個(gè)間隔進(jìn)行測(cè)試，有的站點(diǎn)間隔眾多，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員工作效率較低，另外通過(guò)超聲波法測(cè)量，由于信號(hào)模式復(fù)雜，高頻部分衰減快，現(xiàn)場(chǎng)操作人員需具有豐富的經(jīng)驗(yàn)才可以測(cè)出結(jié)果，加上長(zhǎng)期測(cè)試需要的傳感器較多，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用十分受限。

綜合考慮以上因素，在工程實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)設(shè)備的重要度及運(yùn)維等級(jí)，對(duì)重要站點(diǎn)及間隔安裝GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在GIS局放信號(hào)分析測(cè)試中，將GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和GIS局放現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試有效結(jié)合在一起，對(duì)GIS局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提示存在疑似局放信號(hào)的間隔再同時(shí)有針對(duì)性地開(kāi)展GIS局放現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，可確保局放測(cè)試的必要性及準(zhǔn)確性，提高了現(xiàn)場(chǎng)人員的工作效率，更重要的是可對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和設(shè)備狀態(tài)診斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)掌握一次主設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)，能有效排除干擾信號(hào)，可準(zhǔn)確測(cè)量GIS局放信號(hào)并確認(rèn)局放信號(hào)位置及缺陷類型，尤其是對(duì)于早期缺陷，早期診斷、早期預(yù)報(bào)，有效杜絕缺陷的發(fā)展擴(kuò)大，避免了絕緣故障的進(jìn)一步惡化及電網(wǎng)設(shè)備事故事件的發(fā)生，并為設(shè)備的狀態(tài)檢修和維護(hù)提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)以減少檢查和維修成本，將以往的“定期檢修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，有效提高了設(shè)備的利用率，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。并有效提高了設(shè)備的安全性和可靠性，保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。