亭子口水电站GIS局部放电检测与故障分析

潘能锴

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)



亭子口水电站GIS局部放电检测与故障分析

潘能锴

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

GIS(气体绝缘封闭式组合电器)以其体积小、可靠性高等优点，越来越多地应用于电力系统。本文简单讲述亭子口电站GIS局放在线监测故障诊断系统的总体情况，对系统检测到的局放报警信号进行分析判断，提出报警信号的解决思路和现场的经验做法，最终排查出现场引起的干扰源，解除了GIS设备内部放电信号的疑虑，并总结了对GIS局放在线监测系统运行监测的做法。为确保电网的安全稳定运行，分析和处理局放装置的报警信号非常重要。

GIS 局部放电 故障分析 亭子口水电站

1 概述

局部放电测量有助于发现GIS内部的多种绝缘缺陷，是诊断GIS健康状态的重要手段。在GIS制造、安装、运行和检修的各个环节，凡是具备条件的，都应该进行局部放电检测。实践经验表明，局部放电特高频检测具有检测灵敏高和抗干扰能力强的特点，适用于发电厂和变电站现场条件下的GIS局部放电测量。GIS虽然具有较高的安全可靠性，但加工、运输、现场装配等多种原因，使得GIS设备不可避免地存在绝缘缺陷，影响其长期运行的可靠性。这些缺陷通常比较微小和隐蔽，不足以导致在工频耐压试验时立即击穿，但投入运行后在正常运行电压作用下会发生局部放电，使缺陷逐渐发展扩大，甚至造成整个绝缘击穿或沿面闪络，从而对设备的安全运行造成威胁。通过局放在线监测，可减小不必要的拆卸检修工作量，大大提高设备的运行效率。本文就GIS 设备局部放电检测技术及故障进行分析。

2 设备概况

亭子口公司主接线采用的是发电机变压器组联合单元接线，500kV采用角形接线，接线方式简单、清晰、投资最少，运行可靠性较高，但继电保护和控制相对复杂，运行时要避免开环。电站初期为1回出线，四角形接线改为三角形接线，仅设3台高压断路器。后期第2回出线时，增加1台高压断路器成为四角形接线。500kV GIS主要设备布置在500kV GIS室。亭子口公司初期工程共有3个间隔并排布置，每个间隔呈卧式分层布置有断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备，并安装局放在线监测系统。

亭子口电站在现场组装GIS设备时装设内置传感器，监测点共计45个，覆盖整个开关站所有GIS关键设备。GIS内部发生的局部放电特高频信号，信号处理单元进行滤波、放大和检波，数据采集单元将传感器捕获的放电信号转换为数字量，完成特征量检出，进行波形、频谱和统计分析，实现缺陷预警。处理结果经通信接口传送至全带宽扫频0.5GHz～1.5GHz的HHI-PDS系统，依托强大的特征频谱图库和分析软件，能准确判定局部放电原因和位置，及时发现潜在故障，为系统稳定运行提供保障，远程用户可以通过网络对GIS的运行状态进行实时监视。

该局部放电在线监测系统能够长期运行，实时监测GIS在运行过程中的局部放电情况，可以及时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，实时掌握局放的发展趋势，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行互联网进行远程传输和实时监控；可对局部放电信号的强度、密度进行实时在线分析，对局部放电倾向性的推移进行实时监控和分析，对放电程度进行评估，避免重大事故发生。

3 报警信号的判断分析

亭子口电站GIS局放在线监测与故障诊断系统，从投运试运行开始，主机系统就不断地收到报警信号，而且信号出现的范围广而多，系统的软件分析不出具体原因，询问厂家也得不到明确答复，厂家技术人员现场也无法查找出。因此，必须对整个系统软件进行升级，才能判断报警信号为干扰信号。软件升级主要是针对增加外部环境传感器所作的抗干扰软件调整，同时根据习惯使用方法，要求厂家进行优化。

升级后,仍然收到报警信号。我们做法是，先查看后台报警数据报表和三维谱图，整理出它的规律，并将数据及时传至厂家总部进行分析，确定它为外部干扰，确保GIS安全运行。同时，邀请调试所的专家现场检查分析，以防真正的放电信号被忽略掉。通过多方分析，我们确定在线监测系统的报警信号是干扰引起，接下来的工作是找出干扰源，并尽可能地消除干扰源。

从通过收集的数据分析，2号现地信号集中处理站的3、4号测点一直存在报警，且次数较多，甚至出现一级报警信号；报警时间从安装后一直延续，比较有规律。厂家技术人员因未能到现场检查，将数据传至总部后，分析结果是现地集中处理站4号探头存在问题和处理站内部参数设置不对。首先处理站内参数设置问题，根据厂家传真文件重新调整内部参数后，只有4号测点还存在报警，检修时更换了4号测点探头，报警次数明显变少，从而确认是内部参数设置造成的干扰。

以上只是排除了报警次数较多的干扰源，还有部分干扰源没有排除，主要是在相同时段出现的报警不是很多，但比较有规律。经收集了近三个月的数据分析，发现都是在断路器分合闸时产生的报警，每一次分合闸附近的测点都会出现相同的报警信号，等分合闸完运行后信号就消失，现地查看检查也未发现异常；数据发回厂家总部分析，都一致判断断路器的分合闸也是造成局放监测系统的干扰源。因此我厂断路器周围探头均采用屏蔽电缆，外加套管的敷设方式安装，减少断路器分合闸对局放监测装置的影响。以下是我厂数据分析的几点经验：

(1)信号是否在一定间隔范围内具有同时性、不同监测点的相位一致性、幅值是否有不同的变化规律。(从某一侧逐步变小的趋势)如果是从某一侧或者某一点向周围都有这样的变化趋势，可以说明外部干扰的可能性较大；

(2)如果是在母线处有局放信号，那么会出现沿母线向两侧信号逐步减小的趋势，在相邻间隔出线的测点会监测到一些信号，信号要比母线测点的幅值小很多；

(3)如果是在出线处有局放信号，那么会沿着所在相管道进行传播，所在相的出线侧测点和母线侧测点会监测到局放信号，相邻间隔和相邻相出线监测到的信号较小。

4 结语

GIS 设备是电力系统的关键设备，保证其安全可靠运行，对于电厂机组安全可靠运行意义重大。监测系统显示局放预警信号，并不一定是GIS内部局放所引起。局放信号本来就不太直观地得出结论，可时有时无，就算存在也不一定会影响到运行，需要通过现场定位确定，测试查明原因，排除干扰的影响。通过现有的便携式测试仪进行多次复测，方可得出结论，GIS室内最好不要使用能发出高频干扰信号的照明和通讯设备。为了实现在线监测，我们每天会有专门的运行人员在远程查看系统运行情况，定期做好记录，为日后数据分析提供参考。局部放电检测作为GIS 在安装完毕及正常运行中的必试项目，因此加强对GIS 局部放电检测的研究，是有效发现GIS 设备产生各种缺陷并及时排除的重要举措。

潘能锴(1983.11-)，男，广西合浦人，助理工程师，从事绝缘监督工作。

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TM51：TM507

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2095-1809(2015)06-0029-02