带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用分析

张 凡，张 琪，吴一帆，魏 震，雷思琦（国网河南省电力公司检修公司，河南省郑州450000）

带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用分析

张 凡，张 琪，吴一帆，魏 震，雷思琦（国网河南省电力公司检修公司，河南省郑州450000）

如今随着我国电网建设规模的逐渐扩大，应用GIS设备数量不断提升，而为了保证GIS设备在电网运行中的稳定、安全与可靠性，还要做好带电检测工作。本文主要研究GIS设备状态监测中有关带电检测技术的应用适用性与特点，以便为GIS设备运行状态的监测与检修做好基础工作。

带电检测技术；GIS设备；状态监测；应用

1 引言

所谓GIS设备实际上就是一种封闭形式的组合电器，该种电器装置最早出现在我国1965年。新时期我国电力行业的发展与成长较为迅速，对节约占地成本、电气性能以及电气设备等方面的参数要求不断提高，因而GIS设备的应用也呈现出较高的优势特点。如今我国不同电压等级的输变电工程中广泛应用到了GIS设备，在应用过程中要求较高的安装控制工艺水平，由于设备结构安装比较紧凑，因而很难发现一些缺陷与隐患问题，加剧了GIS设备在电网运行中的风险。以下就结合GIS设备状态监测中现有几种带电检测技术的应用进行探讨与分析。

2 GIS设备状态监测中超高频局放带电检测技术的应用

2.1 该种带电检测技术的基本介绍

GIS设备在国际上状态监测常用的检测技术就是超高频局放带电检测技术，GIS设备在状态运行中内部会由于放电反应产生一定的超高频信号，而该带电检测技术的检测原理就是利用超高频传感器对这种超高频信号进行检测，以便及时发现GIS设备运行中的缺陷问题。一般超高频信号的接受频率范围都在三百兆赫到三吉赫之间。超高频传感器的使用主要分为外置便捷式与内置式，然后结合分析判断软件以及数据采集单元共同组成超高频局放带电检测仪器，图1为超高频检测GIS设备局放带电的过程。

图1 超高频局放带电检测图示

2.2 该种带电检测技术应用的基本方法

在利用超高频局放带电检测技术现场测量GIS的局部放电状态时，一般可以利用频域测量以及时域测量等2种测量方法，采用时域测量方法可以准确的定位缺陷，而采用频域测量方法可以有效的对GIS设备是否放电展开定性的测量。对GIS设备局部放电情况采用外置便捷式传感器进行状态检测时，通常都会采用SF6气体压力释放窗、外露接地开关绝缘体、盆式无金属屏蔽的绝缘子、观察窗等部位作为检测点，并采用超高频检测设备来测量全频段或者单一频段。

2.3 该种带电检测技术的主要特点

GIS设备状态监测中应用超高频传感器对局部放电情况进行测量过程中，会受到设备外部环境以及内部等因素的干扰影响，例如无线通讯信号的干扰与手机信号的干扰等，因此在现场进行GIS设备运行测试的时候要将该类干扰合理的排除与规避。另外还可以在同一位置进行不同时段的带电测量作业，以便将干扰信号及时排除。超高频局放带电检测技术在监测GIS设备运行状态的过程中会产生较大的噪声，而主要的降噪处理方式为分段排除放点区域、加装滤波器、智能软件降噪方式等。另外为了有效的诊断GIS设备运行的状态还要对外接电源的同步影响进行综合考虑。

超高频带电检测技术比较敏感于绝缘盆子内部缺陷、颗粒前以及毛刺曲线的放电检测，但是在测量振动方面存在较差的敏感度。另外该种带电检测技术有着自身的应用原理，因而若是GIS设备表面没有出现金属裸露现象时会极大的限制测试效果，该种情况下要结合其他带电测量技术来检测。

3 GIS设备状态监测中超声波局放带电检测技术的应用

3.1 该种带电检测技术的基本介绍

超声波带电检测方法就是利用GIS设备外壳上放置的传感器来对内部放电产生的超声波信号与振动进行进行接收，以便实现放电检测缺陷与故障的目的。超声波接收到的频率范围在x赫兹到x兆赫之间，该种带电检测技术频率信号接收的范围比较低，对较低频率与机械振动的电磁信号比较敏感，可以灵敏的做出反应。另外考虑到该种检测技术会受到10Hz以下的干扰信号影响，因此在采用该种检测方法时一般利用20Hz以上的频带来检测，超声波检测技术应用见图2。

图2 超声波带电检测技术的应用过程

3.2 该种带电检测技术的基本应用方法

在利用超声波传感器检测时要在GIS设备测量面上进行适量超声耦合剂的涂抹，确保壳体与传感器之间的良好接触，没有空隙或者气泡的产生，以降低信号在传输中的损失，提高带电检测的准确性与灵敏度。在GIS设备外壳的每个检测点上平稳的放置传感器，以密切观察信号接收的实际情况。另外在带电检测过程中还要避免其他外界因素以及传感器抖动干扰到测量结果。在选择GIS设备测试点的时候需要重点测试以下部位：①每两个法兰相邻时间的要有一到两个测试点，并且测试电的间距要不低于1m。超声波带电测量的位置最好在GIS设备气室的下方侧向位置，在选择母线筒检测点时要与绝缘支撑部位相靠近；②在避雷器、PT、接地刀闸隔离刀闸、CT、断路器断口处、GIS拐臂等位置还要进行测试点的设置；③在对历史趋势进行观察时要将测量点控制在与前次相同的位置；④GIS设备若是为三相一壳形式时还要每隔120°在横截面上设置不小于一个的测试点；⑤在T形连接处以GIS转角位置的前后要确定一个测试点；⑥若是GIS设备的外壳直径较高，那么在横截面上确定测试点的时候要适当的增加数量。

3.3 该种带电检测技术的主要特点

这种超声波局放带电检测技术具有非常灵敏的振动信号，所以可以及时找出GIS设备周围安置传感器范围内的内部松动缺陷与问题。比如GIS设备若是存在不够深入的金属焊接点或者不足的固定螺栓力矩时，采用超声波带电局部检测技术可以取得良好的检测效果，并且这些缺陷故障在初期产生时期表现出来的振动信号只有利用超声波才能够检测出来。也就是说定性诊断GIS设备局部放电的初期状况采用超声波检测技术最为便捷与准确。在利用超声波局放带电检测技术来对这种故障类型进行判断的时候，不仅要分析超声波的峰值，还要图谱分析信号分相位分布。

4 GIS设备状态监测中红外线成像带电检测技术的应用

所谓红外线带电检测技术就是将不可见的红外辐射来做成可见图像的转换。GIS设备检测点物体的红外辐射通过镜头聚焦可以表现在探测器上面，红外线探测器会将红外辐射信号转化为电信号，放大电信号并在热像仪上面数字化处理成电子部分，以便可以转换成可观察到的红外图像在显示器上。

然而由于GIS设备具有一定的紧密性以及紧凑性，另外SF6气体具有较强的传热性能，因此红外测试手段在GIS设备上的检测效果并不良好。根据应用实践可知，红外线成像带电检测技术可以针对避雷器气室缺陷以及PT问题进行有效检测，同时利用该种带电检测技术来可以对加热装置的故障问题进行检测。

5 GIS设备状态监测中气体泄漏带电检测技术的应用

测试GIS设备气体泄漏问题时，传统的局部包扎测试方法很难有效的实现检测目的。而伴随着我国逐渐增加的GIS气室，对巡检气体泄漏的工作的质量要求逐渐提高，而目前解决该类问题的主要方案就是采用激光检漏仪来对气体泄漏情况进行检测。激光检漏仪测试的基本原理就是根据SF6的强红外线吸收性质与特点，来将红外线照射在检查位置，以便在吸收红外线可见光的同时，在成像屏幕上将SF6气体泄漏位置呈现出黑色借以区分与判断。

6 结束语

总而言之，如今带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用是提供检修并评估状态的关键手段。新时期在开展GSI设备的带电检测工作时要结合具体经验来认真严格的分析测试条件以及应对工况，以便制定科学并合理的检测方案。GIS设备状态监测需要结合多种带电检测技术来完成，比如在对GIS设备运行问题进行检测的时候可以采用超声波以及超高频局放检测技术，这两中检测技术具有较高的互补适用性，因此结合数据分析与综合带电检测技术的应用可以得到更为准确并科学的检测结果。新形势下还要继续GIS设备状态监测中研究带电检测技术的应用，以便提高GIS设备运行的安全、可靠与稳定性。

TM595

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2095-2066（2016）32-0075-02

2016-11-4