GIS设备局部放电在线监测的抗干扰措施研究

张弛，徐华，王文浩，刘江明

（1.国网浙江省电力公司，杭州310007；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；3.国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

GIS设备局部放电在线监测的抗干扰措施研究

张弛1，徐华1，王文浩2，刘江明3

（1.国网浙江省电力公司，杭州310007；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；3.国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

通过一起局部放电在线监测系统报警的案例分析，对GIS局部放电监测系统中的干扰传播途径和抗干扰措施进行分析研究，确认报警信号由外界干扰引起，并采取了有效的抗干扰措施。对盆式绝缘子进行金属屏蔽接地后，使局部放电在线监测信号明显减小。

特高频；超声波；局部放电；干扰

GIS（气体绝缘组合电器）具有结构紧凑、可靠性高等优点，已逐渐成为超高压和特高压电力系统的主流设备。但是，由于设备制造、运输、现场装配等原因，GIS设备不可避免会存在绝缘缺陷而影响其长期运行的可靠性。局部放电信号包含了丰富的绝缘状态信息[1]，GIS设备局部放电检测对保证GIS设备正常运行具有重要意义[2，3]。

GIS设备内部发生局部放电时，会伴随产生1个很陡的电流脉冲（上升时间小于1 ns），并在GIS腔体内激励频率高达数吉赫兹的电磁波。特高频（以下简称UHF）局部放电测量就是用UHF传感器来检测电磁波信号。局部放电在线监（检）测是在有各种干扰的现场环境中进行的，尤其是现场试验时干扰情况极为复杂，局部放电脉冲信号甚至会被干扰信号完全湮没。为了得出准确的测试结果，必须很好地鉴别或排除各种干扰。

1 局部放电在线监测系统报警及现场检测

某GIS设备A相2个隔离开关间的内置UHF局部放电传感器出现报警信号，信号稳定且具有类似局部放电信号的图谱特征，如图1所示。该内置传感器位于主变压器间隔GIS C相进线套管附近，B，C相2个隔离开关间的内置UHF局部放电传感器远离主变压器间隔的GIS进线套管。

使用超声波（以下简称AE）和UHF局部放电检测仪对A相2个隔离开关附近区域进行测试。AE测试时在GIS外壳上每隔2 m测试1点，整个区域未检测到AE信号。在报警区域的每片绝缘子及附近空间进行UHF测试，均采集到UHF信号。在该区域UHF传感器紧贴绝缘子时采集到的信号要弱于靠近外壳短接片的信号，且在A相与B相之间检测到的信号弱于A相与主变压器间的信号，越靠近主变压器进线套管，信号越强，如图2所示。因此可确认干扰源来自主变压器进线套管。

经紫外电晕成像技术检测，主变压器C相GIS进线套管顶端存在1个放电源，位于该内置UHF传感器的正前方，跟踪结果表明该放电源放电信号近期有所增大，导致UHF局部放电在线监测系统报警。

图1 内置UHF传感器采集的信号

图2 外置UHF传感器从不同部位采集的信号

2 UHF干扰的传播途径

经检测确认该信号来自空间干扰，套管顶端的电晕放电信号以空间耦合的形式进入该传感器。除空间耦合外，UHF干扰的传播途径还有以下几种方式：

（1）所有的窄带信号（系统高次谐波、通信信号和高频保护）、线路和绝缘子电晕放电、其他电器设备内部放电、开关设备动作产生的脉冲性放电或各种冲击波产生的高频电流脉冲等，主要通过高压线路以传导方式进入GIS设备。

（2）可控硅整流、换流器和静止无功补偿器中的电力电子器件动作引起的强大的周期性脉冲干扰，电弧炉等产生的随机噪声和脉冲干扰，主要从变压器低压侧感应到高压侧，以传导的方式引入GIS设备。

图3 绝缘子外围采用金属包裹屏蔽

图4 屏蔽后该传感器采集的信号

（3）可控硅或其它开关类器件动作产生的脉冲信号、各种电机产生的电弧放电及配电线路中存在的大量随机噪声等，通过电缆以电容耦合或直接传导方式引入设备的试验电源。

3 UHF干扰的抑制及效果

经查看，该GIS设备的母线及进出线间隔盆式绝缘子均外带金属屏蔽环，但串内间隔所有盆式绝缘子则不带金属屏蔽环（盆式绝缘子由不同厂家生产），在主变压器进线套管下部也配有同厂家和同型号的内置UHF传感器。除了上述传感器发报警信号外，其余传感器均未发报警信息，因此可采用对传感器附近绝缘子法兰进行金属屏蔽的方式来抑制干扰。此外，还可采用以下几种方式对UHF的干扰进行抑制：

（1）滤波：对常见的电晕放电干扰（主要集中在200 MHz以下频段）和移动通信等确定频段的干扰信号，可以通过滤波进行有效抑制。

（2）电源隔离：对系统电源侧引入的干扰信号，可用隔离变压器进行隔离。

（3）避开断路器和隔离开关操作：操作这些设备时可能会产生UHF干扰信号，此时系统采集到的信号仅可作参考，不宜纳入关注范围。

对该传感器两侧绝缘子外围用金属包裹后接地，如图3所示。屏蔽后该传感器的报警信号消失，系统采集的信号如图4所示，可见信号明显减弱。因现场条件限制，有1个绝缘子还有三分之一未能用金属完全屏蔽。

4 结语

（1）应用UHF局部放电监（检）测技术的现场环境有各种干扰存在，因此要对干扰的传播途径进行深入分析，采取有针对性的抗干扰措施。

（2）内置UHF传感器因壳体屏蔽作用的原因，受到的干扰信号相对外置UHF传感器要少。

（3）对监（检）测到的局部放电信号，首先应结合AE和UHF检测结果进行综合分析，对信号进行定位，确认是外部干扰信号还是GIS设备内部局部放电信号，若是干扰信号，则应采取相应的干扰抑制措施，采取措施后信号将会明显变化。

[1]王昌长，李福祺，高胜友．电力设备的在线监测与故障诊断[M]．北京：清华大学出版社，2006．

[2]高凯，倪浩，杨凌辉．GIS局部放电检测的技术发展和分析[J]．华东电力，2012，40（8）∶1384-1388．

[3]吴张建，李成榕，齐波，等．GIS局部放电检测中特高频法与超声灵敏度的对比研究[J]．现代电力，2010，27（30）∶31-36．

（本文编辑：龚皓）

Research on Anti-interference Measures for Online PD Monitoring of GIS

ZHANG Chi1，XU Hua1，WANG Wenhao2，LIU Jiangming3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Maintenance Branch，Hangzhou 311232，China）

Through case analysis on alarming of online partial discharge（PD）monitoring system,this paper analyzes and investigates interference transmission path in PD monitoring system of GIS and the anti-interference measures.It is confirmed that the alarming signal is from external interference and effective anti-interference measures are taken.By metal screen grounding of basin-type insulator,signal of online PD monitoring is evidently reduced.

UHF；ultrasonic wave；partial discharge；interference

TM774+.1

：B

：1007-1881（2014）12-0009-03

2014-05-09

张弛（1971-），男，浙江嵊州人，高级工程师，从事变电设备管理工作。