一種可快速裝拆的GIS局部放電測(cè)試接口裝置和應(yīng)用

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局 鄧光昱 梁麗麗 王偉平 梁智康 張志強(qiáng) 張 寧

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，GIS設(shè)備將越來(lái)越多的應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，對(duì)于日益增加的GIS設(shè)備數(shù)量，開(kāi)展GIS局部放電測(cè)試時(shí)將面臨較繁瑣的裝拆GIS絕緣盤金屬片的工作，大大增加試驗(yàn)人員的工作量；測(cè)試過(guò)程中人員手扶傳感器會(huì)影響電磁波信號(hào)的精確度，人機(jī)功效差；測(cè)試過(guò)程中易受到外界中人員手扶傳感器會(huì)影響電磁波信號(hào)的精確度，人機(jī)功效差；測(cè)試過(guò)程中易受到外界信號(hào)干擾，導(dǎo)致測(cè)量的信號(hào)量失真；傳感器與GIS絕緣盤澆注孔之間的縫隙會(huì)導(dǎo)致一部分電磁波信號(hào)流失，無(wú)法獲取完整的信號(hào)。同時(shí)，當(dāng)需要對(duì)GIS局部放電信號(hào)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，沒(méi)有便捷快速的方法對(duì)傳感器進(jìn)行固定，也不能有效屏蔽外界干擾信號(hào)，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間有效監(jiān)測(cè)GIS局部放電信號(hào)[1-4]。

本文針對(duì)現(xiàn)階段GIS局部放電測(cè)試需要多次裝拆GIS絕緣盤金屬片、手扶傳感器、易受外界信號(hào)干擾等缺點(diǎn)[5-8]，提出并研制一種可快速裝拆GIS局部放電測(cè)試接口裝置，該接口裝置可通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓固定在GIS絕緣盤上，裝置內(nèi)部的澆注孔填充模塊能夠使傳感器與原GIS絕緣盤澆注孔緊密貼合，裝置內(nèi)部設(shè)置的彈片能夠快速裝拆傳感器，同時(shí)還能通過(guò)電子標(biāo)識(shí)碼定位技術(shù)準(zhǔn)確定位GIS位置，提高抗干擾能力、并能快速裝拆傳感器，具有良好的人機(jī)功效，有效解決了以往GIS局部放電測(cè)試存在的上述不足問(wèn)題。

1 GIS局部放電測(cè)試接口裝置結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

1.1 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

GIS局部放電測(cè)試接口裝置由接口裝置安裝模塊、傳感器插拔單元、澆筑孔填充模塊和電子位置標(biāo)識(shí)碼單元組成。

接口裝置安裝模塊：包括絕緣盤螺絲位置調(diào)節(jié)構(gòu)件、緊固螺栓和安裝構(gòu)件，其中絕緣盤螺絲位置調(diào)節(jié)構(gòu)件為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)構(gòu)件上設(shè)置由緊固螺栓，另一側(cè)則與安裝構(gòu)件相連接。旋轉(zhuǎn)緊固螺栓時(shí)可以調(diào)節(jié)絕緣盤螺絲位置構(gòu)件，其寬度尺寸與不同寬度的GIS絕緣盤自適應(yīng)。絕緣盤螺絲位置構(gòu)件的寬度調(diào)整好后，可以直接通過(guò)安裝構(gòu)件將接口裝置快速安裝在GIS絕緣盤上（見(jiàn)圖1）。

圖1 GIS局部放電測(cè)試接口裝置圖

傳感器插拔單元：由基座、絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件、緊固螺栓和緊固彈片組成。基座與絕緣盤螺絲位置調(diào)節(jié)構(gòu)件相連，基座兩側(cè)設(shè)置對(duì)稱的絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件，寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件上安裝緊固螺栓，旋轉(zhuǎn)兩側(cè)的緊固螺栓可以調(diào)節(jié)絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件，其寬度能夠與不同尺寸的傳感器自適應(yīng)，可以通過(guò)兩側(cè)調(diào)節(jié)構(gòu)件的受力使傳感器牢牢固定并緊密貼合于GIS絕緣盤澆筑孔上。緊固彈片與基座相連，當(dāng)傳感器插入接口裝置時(shí)，傳感器施加的力會(huì)壓緊兩側(cè)的緊固彈片，緊固彈片的反作用力能有效固定傳感器。

澆筑孔填充模塊：澆筑孔填充模塊位于基座的中空位置，在進(jìn)行澆筑孔填充之前，需要預(yù)估傳感器與原GIS絕緣盤澆筑孔之間的縫隙，根據(jù)這個(gè)縫隙制作以環(huán)氧樹(shù)脂為材料的澆筑孔薄片，通過(guò)插入數(shù)個(gè)澆筑孔薄片來(lái)填補(bǔ)傳感器與原澆筑孔之間的縫隙，實(shí)現(xiàn)傳感器與澆筑孔緊密貼合，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號(hào)的衰減，提高檢測(cè)的有效性。

電子位置標(biāo)識(shí)碼單元：電子位置標(biāo)識(shí)碼與緊固彈片上的彈簧相連，當(dāng)彈片受到向下的壓力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使密封蓋板打開(kāi)，測(cè)量主機(jī)與電子標(biāo)識(shí)芯片的電磁屏屏蔽打開(kāi)，測(cè)量主機(jī)可以遠(yuǎn)程連接位置標(biāo)識(shí)芯片，喚醒芯片從而獲取位置信息，并與檢測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，無(wú)需人員手動(dòng)抄寫電子標(biāo)識(shí)碼的位置信息。另外，電子標(biāo)識(shí)碼密封蓋板上設(shè)置了該位置相應(yīng)的二維碼，通過(guò)掃碼的方式可以快速獲取該位置的信息，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)定位。

1.2 功能設(shè)計(jì)

GIS局部放電測(cè)試接口裝置適用于正常結(jié)構(gòu)的GIS絕緣盤，實(shí)現(xiàn)以下主要功能。

通過(guò)調(diào)節(jié)緊固螺栓使絕緣盤螺絲位置調(diào)節(jié)構(gòu)件移動(dòng)，從而帶動(dòng)安裝構(gòu)件移動(dòng)，調(diào)好后的寬度能夠快速安裝于GIS絕緣盤上，實(shí)現(xiàn)快速固定且固定效果好；

通過(guò)調(diào)節(jié)緊固螺栓使絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件移動(dòng)，其寬度能夠與不同尺寸的傳感器自適應(yīng)，能夠有效固定傳感器，省去人力手扶傳感器的步驟，人機(jī)功效好。緊固彈片與彈簧配合能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器快速插拔功能；

澆筑孔填充模塊使用環(huán)氧樹(shù)脂薄片填補(bǔ)了傳感器與空氣之間的縫隙，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號(hào)的衰減，提高檢測(cè)的有效性。同時(shí)，采用澆注孔填充的形式可以避免傳統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中需要過(guò)次拆裝GIS絕緣盤上的金屬片，減少工作時(shí)間，提高工作效率；

傳感器插拔單元與傳感器配合形成一個(gè)密閉的空間，有效隔絕外界信號(hào)的干擾，提高檢測(cè)的精確度；

電子位置標(biāo)識(shí)碼能夠自動(dòng)獲取位置信息，并與檢測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，無(wú)需人員手動(dòng)抄寫電子標(biāo)識(shí)碼的位置信息。另外，電子位置標(biāo)識(shí)碼密封蓋板上設(shè)置了該位置相應(yīng)的二維碼，通過(guò)掃碼的方式可以快速獲取該位置的信息，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)定位。

2 GIS局部放電測(cè)試接口裝置關(guān)鍵技術(shù)

2.1 可快速裝拆的GIS絕緣盤接口裝置設(shè)計(jì)

GIS局部放電測(cè)試接口裝置采用緊固螺栓與調(diào)節(jié)構(gòu)件相配合，能夠簡(jiǎn)單快速的調(diào)節(jié)接口裝置的安裝尺寸，適用于不同寬度的GIS絕緣盤，適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠進(jìn)行快速裝拆。安裝構(gòu)件在調(diào)節(jié)構(gòu)件的受力下能夠牢固安裝在GIS絕緣盤上，固定效果好。

2.2 傳感器自適應(yīng)插拔技術(shù)

安裝在絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件與緊固螺栓相配合，通過(guò)旋轉(zhuǎn)緊固螺栓來(lái)調(diào)節(jié)絕緣盤寬度調(diào)節(jié)構(gòu)件，使其尺寸與傳感器適應(yīng)，當(dāng)傳感器插入接口裝置時(shí)，其尺寸與傳感器尺寸相適應(yīng)，省去人力手扶傳感器的步驟，節(jié)約人力的同時(shí)也能避免因人為原因?qū)е聜鞲衅鳠o(wú)法緊密貼合GIS絕緣盤澆注孔，且適用于不同類型的傳感器。

2.3 澆注孔填充設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的GIS局部放電測(cè)試存在GIS絕緣盤澆筑孔與傳感器不能緊密貼合的情況，導(dǎo)致一部分電磁波信號(hào)通過(guò)空氣傳輸出去，使傳感器不能捕捉到完整的信號(hào)。為了解決上述問(wèn)題，本文采用澆筑孔填充的形式，將制作成薄片的環(huán)氧樹(shù)脂板插入傳感器與澆注孔之間的縫隙，直至傳感器與插入的環(huán)氧樹(shù)脂板緊密貼合，從而降低澆注孔與傳感器存在氣隙引起信號(hào)的衰減，提高檢測(cè)的有效性。同時(shí)，采用澆注孔填充的形式可以避免傳統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中需要過(guò)次拆裝GIS絕緣盤上的金屬片，減少工作時(shí)間，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)功效。

2.4 電子位置標(biāo)識(shí)碼定位技術(shù)

變電站內(nèi)存在大量的GIS室，由于沒(méi)有精準(zhǔn)的定位技術(shù)，每一次進(jìn)行GIS局部放電測(cè)試時(shí)的位置都不可能完全相同，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)歷次的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)生故障時(shí)，不能提供有效的技術(shù)支撐。為了提高測(cè)試的精確度，本文為每一個(gè)GIS絕緣盤澆筑孔設(shè)置專屬的電子位置標(biāo)識(shí)碼，可以通過(guò)掃描黏貼在標(biāo)識(shí)碼上二維碼快速獲取當(dāng)前GIS絕緣盤的位置。該電子位置標(biāo)識(shí)碼密封蓋板一側(cè)與彈片相連，當(dāng)彈片受到向下的壓力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使密封蓋板打開(kāi)，測(cè)量主機(jī)與電子標(biāo)識(shí)芯片的電磁屏屏蔽打開(kāi)，測(cè)量主機(jī)可以遠(yuǎn)程連接位置標(biāo)識(shí)芯片，喚醒芯片從而獲取位置信息，并與檢測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，無(wú)需人員手動(dòng)抄寫電子標(biāo)識(shí)碼的位置信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也方便遠(yuǎn)程系統(tǒng)及時(shí)獲取數(shù)據(jù)，從而對(duì)GIS運(yùn)維狀況進(jìn)行分析總結(jié)。

3 GIS局部放電測(cè)試接口裝置應(yīng)用實(shí)例

本文研發(fā)的一種GIS局部放電測(cè)試接口裝置成功安裝于220kV團(tuán)結(jié)變電站，該接口裝置可以實(shí)現(xiàn)智能、高效、便捷地開(kāi)展GIS局部放電測(cè)試，確保測(cè)試的準(zhǔn)確度和精確性，極大地提高工作效率，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)功效。

3.1 實(shí)施背景及應(yīng)用情況

現(xiàn)將該接口裝置應(yīng)用于團(tuán)結(jié)站所有的110kV GIS間隔，對(duì)裝置的使用效果進(jìn)行驗(yàn)收，可以得出表1。

表1 110kV GIS局部放電測(cè)試各流程所需時(shí)間

從表1可以明顯看出，使用研制的接口裝置后，測(cè)試過(guò)程中避免了人員手扶傳感器的情況，單點(diǎn)的GIS局部放電測(cè)試時(shí)間由13min降至1min，縮短了91.2%的測(cè)試時(shí)間。

3.2 抗干擾能力測(cè)試

為測(cè)試安裝接口裝置前后的抗干擾能力，將火嘴放置于GIS內(nèi)部，其釋放出來(lái)的電磁脈沖可以產(chǎn)生類似于局放信號(hào)的電磁波。分別檢測(cè)安裝接口前后傳感器接收到的信號(hào)幅值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。圖2（a）為局放源在GIS設(shè)備內(nèi)部時(shí)，傳感器接收到的局放圖譜，圖2（b）為局放源在GIS設(shè)備外部模擬干擾信號(hào)時(shí)，傳感器接收到的局放圖譜。結(jié)果顯示安裝接口裝置后傳感器接收到的信號(hào)幅值明顯高于人員手扶傳感器開(kāi)展測(cè)試時(shí)接收到的信號(hào)幅值，測(cè)試結(jié)果證明該接口裝置具有良好的屏蔽功能，可以提高信號(hào)檢測(cè)的有效性，抗干擾能力強(qiáng)。

圖2 局放圖譜

3.3 GIS局部放電測(cè)試接口裝置應(yīng)用推廣

中山供電局現(xiàn)有62個(gè)GIS變電站，需要開(kāi)展大量的GIS局部放電測(cè)試工作，如果將該接口裝置批量投入使用，將有效解決GIS局部放電測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的效率低、人機(jī)功效差等問(wèn)題，使測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單化。

4 結(jié)語(yǔ)

文中對(duì)傳統(tǒng)的GIS局部放電測(cè)試存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了一種可快速拆卸的GIS局部放電測(cè)試接口裝置，該裝置能夠顯著減少工作時(shí)長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)功效。

該接口裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，有效解決了GIS局部放電測(cè)試過(guò)程中頻繁的裝拆工作，提高工作效率的同時(shí)還能提高抗干擾能力。裝置配備的電子位置標(biāo)識(shí)碼可以快速建立了基于澆注孔位置的測(cè)試圖譜檔案庫(kù)，為局放缺陷判斷、定位測(cè)量和計(jì)算提供了快速方法，有助于分析GIS設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速高效開(kāi)展GIS局部放電測(cè)試。