GIS设备局部放电监测系统的研究

蔡振宇

摘 要：气体绝缘全封闭组合电器拥有很多的优点，并且受到了社会的广泛关注和高度重视，被广泛的应用到电力系统中去，其中电气绝缘的效果对系统运行的稳定性和设备的安全性有着直接的影响。GIS设备局部放电是监测系统的重要手段之一，是检测绝缘劣化的重要表现形式，同时也是促进绝缘劣化的主要原因。基于这样的认识，本文通过对GIS设备局部放电进行探究，并对GIS设备局部放电在线监测方法进行深入分析。

关键词：GIS；设备局部放电；监测系统；分析探究

引言：气体绝缘全封闭组合电器在我国电力系统中的应用非常广泛，具有结构紧密、运行可靠性高、用地面积相对较小、运行维护较为简单等优点。但是，在内部发生故障的时候，这些特点会在一定程度上增加处理的难度。特别是在GIS局部放电过程中，很容易破坏绝缘的结构，并且将SF6气体进行分解，影响着内部电场的具体分布情况，最终导致设备绝缘结构被击穿，产生非常严重的后果。所以，加大对GIS设备局部放电监测系统的研究是非常有必要的一项课题。

一、GIS设备局部放电的具体分析

GIS局部放电主要就是指GIS设备的局部绝缘被击穿，但是并没有对导体绝缘产生贯穿性导电通道的相关情况。GIS设备绝缘在受到强大的电场作用后会在部分范围中产生放电现象，并且每一次都会对绝缘介质产生影响。较轻的局部放电会在一定程度上缓慢降低GIS设备绝缘的强度，而较强的局部放电则会迅速降低设备绝缘的强度，使绝缘发生损坏[1]。在每一次的放电过程中，加速电子和高能量电子会产生一定的冲击并引起一系列的化学反应和物理反应，严重破坏设备绝缘分子的组成结构，使其长时间停电，同时还需要花费很高的检修费用才能恢复正常，其所带来的损失非常大。所以，为了有效降低GIS绝缘发生故障的效率，应该实时了解GIS设备的具体运行状况，实现对GIS设备局部放电的在线监测。

通过具体的分析发现，因为GIS设备的具体制作方法和安装条件存在的差异性，是形成GIS设备局部放电的重要原因，所以，在安装的过程中要有效防止灰尘和其他异物进入母线筒，损伤内部的导体部分使其产生局部发电的现象，从而威胁GIS设备和监测系统的安全。GIS设备局部放电的在线监测系统，对GIS设备内部状况可以进行有效监测，及时发现设备可能会出现的安全隐患，提前做好准备措施，保证系统运行的稳定性和安全性。

二、GIS设备产生局部放电的具体特征

GIS设备局部放电现象的产生很多时候都是由设备内部的缺陷而造成的，所以要想实现对设备局部放电的在线检查，就要对设备产生局部放电的具体特征进行详细的了解。首先，在带导体附近发生的电晕放电会跟空气中发生的电晕放电有一定的相似性，在设备施加电压峰值而导致周围发生局放脉冲过程中，根据施加电压发生的变化情况，其局放脉冲量会呈现出一种线性的变化。其次，固体导体上的金属突起放电与自由导电微粒在相位分布上有着明显的差异；GIS设备内的金属颗粒和碎屑所产生的效应是非常严重的[2]。最后，绝缘子存在的工艺瑕疵可以聚集其表面的电荷，有时甚至会在表面形成沿面放电，引发绝缘子的表层发生绝缘劣化和击穿现象。

三、GIS设备局部放电在线监测方法

（一）化学检测方法

采用化学检测法是一种不容易受到电磁波干扰的在线监测方法，但是它在进行实验时需要准备一定数量的分解物，才能有效满足分析红外谱图和气相色谱进行监测的需要。所以，这种方法不是很适合用来检测自由微粒产生的局部放电和短脉冲放电。同时，GIS设备中所存在的各种化学剂，尤其是干燥剂和吸附剂等化学物质是导致检查结果出现误差的关键因素。此外，断路器在进行开闭时所产生的电弧也会对检测结果的精准性产生一定的影响。

（二）脉冲电流方法

运用脉冲电流法主要是通过对导体芯发生电压变化的情况进行详细的观察，进而对设备发生局部放电的状况进行探测，并且其运用的原理尤为简单；并且设备表面的电极和电容实现相贴耦合状态就可以完成，操作流程具有一定的便捷性。但是，在脉冲电流法的实际应用过程中，设备产生的噪音会非常大，无法对局部放电的现象进行有效的辨别，所以，脉冲电流法不是很适合大范围的推广和使用。

（三）特高频检测方法

特高频检测方法就是通过天线传感器来对GIS设备局部放电时所产生的电磁波辐射进行检测，详细检测设备局部放电的具体情况。由于电磁波产生的频率相对较高，与其他检测方法中所产生的各种电晕和电气干扰也不易混合，同时，传感器进行检测的频率范围相对较大，具有较高的灵敏度，可以对设备局部放电的具体位置和故障类型等进行准确的识别[3]。与超声波检测方法相比，特高频检测方法进行有效检测的范围相对较广，也不用设置多种不同的检测点。因此，这种检测方法是对GIS设备局部放电进行在线监测的最佳选择，并且经过几年来的发展其检测水平得到了显著的提高，被广泛的应用到我国的电力系统中去，有效的提高了设备局部放电的监测效率，有利于促进我国电力系统的可持续健康发展。

结论：总而言之，气体绝缘全封闭组合电器拥有很多的优点，并且受到了社会的广泛关注和高度重视，被广泛的应用到电力系统中去，其中电气绝缘的效果对系统运行的稳定性和设备的安全性有着直接的影响。所以，要充分了解GIS设备局部放电的现象以及特点，掌握各种设备局部放电的在线监测方法，结合设备的实际情况选择最佳的检测方法，提升设备运行的可靠性和安全性，进而有效提升GIS设备运行的效率。

参考文献

[1]周正，郑建新，李贵珍，卢忠亮. 220kV GIS局部放电在线监测系统方案[J]. 冶金动力，2011，01：7-10.

[2]李月芹，蒋体浩，朱洪明. 基于GIS设备局部放电在线监测研究与应用[J]. 电子世界，2015，16：136-137+154.

[3]孙曙光，王景芹，陆俭国，俞慧忠，沈建位. GIS局部放电监测系统设计与实验研究[J]. 电气应用，2012，09：64-68.