GIS設備局部放電檢測技術的應用研究

關 琳

（青海省電力公司檢修公司，青海西寧 810021）

0 引言

開關柜是配電網中非常重要的設備，在開關柜中配備的一次設備，如電流互感器、電纜終端等，這些設備的絕緣性能容易出現問題，引發絕緣事故，需保證其安全性和規范性。當前，在GIS（Gas Insulated Switchgear，氣體絕緣開關）設備放電檢測過程中，主要采用的是非侵入模式，這種檢測方式仍存在一定的缺點。例如，檢測效率比較低，容易出現檢測失誤，主要是因為變電站中存在較多的干擾因素。在這種情況下需要對GIS設備檢測技術進行詳細分析，提出抗干擾措施，提升檢測效率和準確性。

1 GIS設備局部放電檢測技術

1.1 紫外線檢測技術

在外緣局部放電過程中，擊穿因素會導致放電，對周圍氣體產生電離。這種放電光波的頻率與氣體種類存在一定的關系，在產生電離后也會產生氮離子，而其發出的光譜落到紫外線的光波段。利用特殊介質充分接受到紫外信號光波，通過圖像疊加處理，就可以看到光暈出現的位置，也可以看到其強度大小。一般在GIS設備檢測過程中，紫外線檢測技術對于帶電檢測具有一定的輔助作用，與其他檢測技術相互配合，可以更好地找到局部放電信號，對于確定放電位置和放電強度有非常重要的作用。

1.2 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術在GIS設備局部放電檢測過程中，主要通過超聲波傳感設備對超聲波信號進行采集，這種方法可以無接觸地確定放電位置，也可以檢測出局部放電的大小。在實際檢測過程中，需要將超聲波信號頻率維持在標準的范圍內。然而實際檢測過程中，超聲波信號并不會受到電氣干擾，由于其屬于機械波，可以通過時差法以及幅值法明確放電位置。

1.3 脈沖電流檢測技術

當前對GIS設備檢測過程中，脈沖電流檢測是非常常用的方法，國際上專門制定了相應的標準。脈沖電流檢測的原理是，首先對GIS設備進行加壓，如果發生放電現象，設備兩端的電壓就會發生變化，這時會耦合一個阻抗，使回路中產生電流，最后通過采集和對這個阻抗上的電流放大，就可以檢測設備的放電基本量。

在實際檢測過程中，脈沖電流檢測主要有兩種方法：①直接測量法，其在實際應用中遇到的干擾會比較多，從而影像檢測結果，在施工現場復雜的環境中會產生更大的干擾；②平衡法，在施工過程中應用更為廣泛，可以有效抵抗外部干擾，提升檢測的準確性。

1.4 超高頻檢測技術

在GIS設備局部放電檢測過程中，采用UHF（Ultra High Frequency，超高頻）檢測技術，主要是利用超高頻天線，實現對設備局部產生的電磁波進行檢測。一般超高頻天線在檢測過程中，頻率保持在300～3000 MHz。在實際檢測過程中，這種檢測技術靈敏性比較高，尤其是GIS放電設備在檢測過程中，不會受到外部因素的干擾，可以迅速定位放電區域，檢測的范圍也比較大。超高頻UHF局部放電檢測技術，主要是通過提取信息特征，判斷信號圖譜，從而確定局部放電類別。

2 GIS設備局部放電問題的成因及問題

2.1 GIS設備局部放電問題的成因

在GIS設備中，局部放電容易引發絕緣劣化。絕緣體劣化以及絕緣體擊穿一般是同時存在的，通過局部放電檢測技術，及時找到GIS設備局部出現的絕緣缺陷。這種局部放電檢測比色譜分析、截損測量更為準確，在GIS設備局部放電檢測中是非常重要的檢測手段。對局部放電檢測和分析，是進行電氣制造和電力系統運行過程中最關心的問題，在高電壓等級電網建設過程中，對于設備的運行安全性和穩定性要求更高，通過局部放電檢測技術的研究和應用，對于電氣設備的安全使用非常重要。

2.2 GIS設備帶電檢測技術應用存在的問題

（1）高端帶電檢測儀器性價比及普及率較低。在GIS設備局部檢測過程中，具有非常高的便利性，應用也十分廣泛，但高端帶電檢測儀器應用過程中，其產生的成本比較高，不能進行廣泛使用。例如，紫外線成像檢測儀器、變壓器、互感器局部放電等設備，其技術比較高，設備基本上依靠進口，價格非常高，難以在一般的GIS設備局部放電檢測中廣泛使用。還有一部分設備價格比較低廉，但是在實際應用過程中存在缺陷，實用性不足。例如，在對GIS設備放電檢測過程中，使用SF6激光檢漏儀會存在一些死角無法觀測到，若使用三腳架支撐也存在一定困難。

（2）部分測試標準和導則存在問題。在變電設備檢測技術應用過程中，其檢測的標準以及檢測的導則還存在問題。例如，在設備局部放電測試和暫態電位測試過程中，其主要的測試的標準存在不同，沒有具體的專業化標準，行業中也沒有固定的標準，這樣雖然在檢測中比較靈活，但卻缺乏依據，對實際檢測造成不確定性。

（3）對帶電檢測儀器的維護管理不及時。在設備局部放電檢測過程中，儀器一般都非常精密，價格也非常高，大部分設備儀器都可以通過電池作為能源工作。在實際工作中，由于操作不當以及維護問題，會導致帶電儀器性能下降。使用電池作為能源的部分由于沒有及時充電的緣故，會導致電池性能下降，對于帶電檢測儀器的正常使用造成一定影響，因此要加強對帶電檢測儀器的管理與維護。

3 GIS設備局部放電檢測技術的應用

GIS設備大多都進行了精細化處理，設備的結構非常復雜，想要拆解重組比較困難。而在出現故障的時候，與GIS設備相連接的SF6會釋放有毒氣體，威脅工作人員的安全并腐蝕設備，對作業環境造成不利的影響。GIS設備內部元件絕緣性和絕緣距離比較近，很多系統直接與設備相連，出現故障后容易發生大面積停電事故。

3.1 超聲波檢測的應用

采用超聲波檢測方法，可以實現無接觸檢測，通過開關柜的縫隙、孔洞中實現檢測。在進行電壓檢測過程中可以發現，一般情況下中部的信號值相對較大，通過多次檢測對比，中部的信號是超聲波信號的峰值，此處的超聲波信號工具也較為明顯，說明其放電類型不屬于對稱懸浮放電類型。

3.2 特高頻檢測的應用

在GIS設備局部放電檢測過程中，采用特高頻檢測可以有效地檢測出放電信號、展現高頻信號。PRPS譜圖有兩種信號，屬于標準信號類型，一般會維持在270 dB左右，代表著這種防線信號很可能為懸浮信號，在放電信號檢測過程中其幅值一般在63～64 dB。故此，可以通過柜門之間的特高頻信號的幅值，發現其中的差異性，并確定放電位置。如果要檢測得更加準確，就需要借助差定法，對開關柜進行檢測。研究表明，放電信號屬于不對稱懸浮放電，可以從各個方位對放電位置進行確定，從而較為準確地找出放電位置。

3.3 綜合檢測法的應用

綜合檢測法指的是將幾種不同的檢測方法同時應用，相互配合，提高檢測的效率和檢測的準確性。首先，利用特高頻檢測技術從開關柜小室進行初始檢測，如果發現異常信號就可以通過電磁波信號，確定檢測的方向，采用幅值法檢測對信號源的位置進行確定。其次，通過暫態檢測技術對GIS設備局部放電進行檢測，從開關柜中獲得信號和信息，通過對數據信息的異常進行對比分析，發現可能存在的局部電源。在通過特高頻中的時差法，對開關柜周圍的信號進行定位，準確確定異常信號源的位置。再次，利用超聲波檢測技術對開關柜的孔洞和周圍的縫隙進行檢測，對存在異常的信號進行對比分析，從而發現較強的信號源，判斷信號為不對稱的懸浮方線。最后，利用紫外線檢測技術對開關柜中間位置進行檢測，通過對比色譜發現可能出現放電的位置。

3.4 停電后放電部位的檢測應用

在GIS設備局部放電檢測過程中，將各小室開關柜停電，對異常開關柜進行檢測，可以發現其母排引下線出有輕微受潮現象，容易影響到設備絕緣性，在設備穿墻套管相接處有輕微放電，對其進行標記，再采用綜合檢測技術，通過多種不同檢測技術相結合，對局部放電位置進行確定和驗證。

3.5 脈沖電流法的應用

脈沖電流檢測過程中，將設備中間接頭或者終端接地出接上高頻電流互感器，使得脈沖電流信號耦合到高頻電流互感器中，這樣通過高頻電流互感器對GIS設備進行分析，對測試電纜設備進行分析判斷，從而有效確定具備放電位置。

3.6 超高頻檢測法的應用

在GIS設備局部放電檢測技術發展過程中，超高頻檢測方法在設備局部放電檢測過程中應用更加廣泛。但高頻檢測技術在發展中并沒有非常大的改變，只是出現了基于這種檢測技術的不同形式和結構的傳感器，這種高頻檢測傳感器可以用于很多場合。

4 提高GIS設備帶電檢測技術的應用水平

4.1 加強高端帶電檢測儀器的研發和普及

為了提高GIS設備放電檢測技術的應用水平，可以提升檢測設備的精確度，普及高端檢測設備。由于高端檢測設備的成本比較高，可以加強自主研發力度，降低高端帶電檢測設備儀器的成本。在帶電檢測儀器研發過程中，企業不能一味依賴國外技術，要不斷創新，依靠自身力量，引進高端人才，研發出自己的產品，普及帶電檢測技術，提高帶電檢測設備的性價比。

4.2 加強信息之間的溝通和借鑒

為了更好地應用帶電檢測設備，需要在實際應用中加強溝通與借鑒。不同的技術研發廠家之間應該通力合作，由于當前在帶電檢測儀器生產過程中還沒有非常明確的規范，沒有可以依據的國家統一標準，因此要在實踐中不斷總結經驗，不斷完善產品質量，加強帶電檢測技術的信息共享。

4.3 實現帶電檢測技術的專業化管理

在帶電檢測設備儀器使用后，維護與管理是非常重要的工作，應該將帶電檢測儀器的管理在日常工作計劃中加強重視，安排專門人員進行管理，使設備儀器的使用、維護和存儲等管理可以合理、科學，并建立嚴格的規范和管理制度。制定管理責任制，提升工作人員的責任感，對管理人員進行專門的管理培訓，加強對帶電檢測儀器的管理。

5 結束語

GIS設備局部放電檢測過程中有非常多的方法，在實際應用過程中，不同的檢測技術有不同的優勢，檢測的準確程度以及成本不同。在實際檢測技術發展過程中，應該結合不同的需求進行選擇，也可以將多種檢測技術綜合應用，加強檢測儀器的自主研發，提升檢測精確程度和普及率，降低檢測成本，及時消除GIS設備中的安全隱患，防止出現安全事故。