GIS隔离开关动作特性状态监测的应用

2018-02-16钱林清

通信电源技术 2018年12期

钱林清，钱聪

（国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏南京 211100）

0 引言

GIS隔离开关在电网中的应用十分广泛。它利用SF6气体的良好绝缘特性，对电气隔离具有良好的作用。集断路器、隔离开关等性能为一体的组合设备，具有小型化、安全性、可靠性、整体性设计的特点。但是，随着电网范围不断扩大，GIS隔离开关运行的时间越来越长，导致设备故障率不断增加，暴露出GIS隔离开关在材料、工艺、设计、安装等方面存在的问题。因此，需要加强监测GIS隔离开关的动作特性，及时有效地处理开关在运行过程中存在的问题[1]。

1 GIS隔离开关动作特性的状态监测方法

随着电力测试技术的不断提升，采用局部放电技术与X光带电监测技术对GIS隔离开关进行特性监测已经得到了广泛应用，对GIS开关特性的评估也已经成为现实。

1.1 GIS隔离开关气室绝缘监测技术

1.1.1 超高频法局部放电监测技术

在GIS隔离开关的内部，采用绝缘介质SF6气体。它具有较强的绝缘性能，使得GIS内部的局部放电脉冲上升信号时间较短，一般是纳秒级，放电时间上也仅持续几纳秒，在GIS内部具有超高频信号成分，对开关特性的监测具有重要作用。由于超高频放电信号穿透性强，容易穿透隔离开关的外壳，导致GIS隔离开关的气室接缝处的盆式绝缘子泄漏到外部。这时只需要采用高灵敏度的传感器放置在GIS隔离开关的附近，就可以监测到内部放电产生的超高频信号，频率在300～1 500 MHz，从而充分判断GIS隔开开关的特征状态。

1.1.2 超声波法局部放电监测技术

超声波主要利用GIS开关内部放电产生的信号来分析GIS开关是否存在漏电情况。在GIS外部采用超声波传感器对隔离开关进行检测，感应GIS内部放电产生的超声波信号来判断GIS隔离开关是否存在放电现象。一般情况下，超声波传感器频率范围20～200 kHz，十分适合检测GIS的内部放电。产生的频率越高，噪声影响越小，越能达到对GIS放电监测的效果。采用超声波监测技术对GIS内部放电监测具有很强的抗干扰能力，监测效果十分明显。

1.2 GIS隔离开关气室SF6气体监测技术

SF6的气体压力可以反映GIS内部的压力特征，以间接反映它的内部绝缘强度。如果内部的SF6气体压力下降，说明GIS隔离开关存在放电情况。SF6的微水含量也会影响GIS隔离开关的特性。SF6气体与水混合容易发生分解反应，采用露点法对SF6内部的气体进行测试，也能够判断GIS开关是否存在放电情况。

1.3 GIS隔离开关气室X光探测技术

GIS隔离开关的内部SF6气体室的压力直接影响GIS隔离开关运行状态。对于GIS隔离设备的X射线数字成像系统检测分析，由于X射线与GIS隔离开关的内部SF6气体分子相互作用，会导致X光的穿透性减弱。如果被透照物体的局部存在厚度差，影响着X光射线的穿透，在探测的X光透过的区域，射线会存在一定差异，可以有效探测隔离开关的性能，从而有效判断GIS内部设备的异常。如果在GIS内部出现分合不到位、内部存在死角的情况，采用X光探测技术也能够进行有效判断。

1.4 GIS隔离开关红外线成像检测技术

采用红外线技术对隔离开关的特征进行检测，是近年来发展的新技术，也是一项运用比较普遍的带电检测技术，在GIS隔离开关的检测中得到了广泛应用。

1.4.1 红外热成像监测

当GIS隔离开关的内部元件出现接触不良时，红外线成像就会不规则，或者由于电弧导致设备过热情况，导致内部热量传导到GIS设备的外壁。此时，采用红外线温度成像仪就可以有效检测GIS的外部温度，进而有效判断GIS内部的温度状态[2]。

1.4.2 检测SF6气体泄漏

GIS隔离开关的内部存在大量SF6，而该气体的分子结构比较稳定，如果GIS隔离开关内部出现分子泄露情况，可以利用分子对激光具有较强的吸收特征来检测其他泄漏的SF6气体分子，进而判断GIS开关内部是否有气体向外扩散，分析GIS隔离开关的特性，实时检测SF6气体的泄漏情况，判断GIS隔离开关的运行状态。

2 GIS隔离开关动作特性的状态监测应用

2.1 隔离开关动作特性状态监测的应用

检测GlS隔离开关动作特性状态监测时，如果开关停电，会对下级电压产生影响，导致整个设备的下一级设备处在停电状态。图1是一个典型的隔离系统，它的电气连接主要包括断路器、输出系统的出线侧隔离开关（4G）和母线侧隔离开关（1G、2G）隔离开关系统等，同时系统中还包括线路侧接地隔离开关（40）、开关侧接地隔离开关（CO）和母线侧接地隔离开关（BO）等电力系统控制系统。当采用测量设备测量4G、40、CO的GIS隔离开关的在线特性时，需要对系统的间隔进行停电监测；当测量1G、2G、BO的GIS隔离开关特征特性时，要对其组成的间隔系统进行停电监测，必须对该间隔和涉及的母线（如1G涉及1母，2G涉及2母）停电，才能有效监测GIS隔离开关的状态特性。根据不同的GIS组合系统，可以形成多种不同的测试方法。当对多间隔进行综合特性测试作业时，可以根据不同的GIS隔离开关形成不同的系统进行测试，同时也可采用流水线测试流程进行状态测试[3]。

2.2 停电状态监测

电力系统在停电状态时，整个设备系统都处于停电状态。这时可以对单个或多个GIS隔离开关的特性进行测试，实现对GIS隔离开关状态特性的动态监测与评估。通过停电检测GIS隔离开关中的SF6的状态、含量、成分与压降，并将收集的测量数据作为隔离开关的运行数据库，能够有效实现GIS隔离开关状态的动态监测，实现对GIS隔离开关的分合闸行程、速度、时间、控制回路电流和曲线等进行动态监测，然后将其与数据库中的数据进行对比分析，得到GIS隔开开关的状态特征。测量时，可以重点关注GIS隔离开关的分合是否到位、接触是否完好、机械设备性能是否正常、振动是否异常、控制回路是否正常等问题，最终形成对GIS隔离系统的完备状态评价，实现停电状态下GIS隔离开关的特性状态监测。

在停电状态下，要采用合理方法才能分析GIS隔离开关的特性。在测量出线侧的隔离开关、出线侧的接地隔离开关时，要结合实际情况，对GIS隔离开关进行停电检测。但是，检测母线隔离开关和母线侧接地隔离开关的隔离特征时，可以采用多种间隔回路进行检查，并采集检测的数据。为避免高压带来的危害，需要对母线进行停电监测，有效减少误操作带来的风险。因此，在现场监测GIS隔离开关的状态特性时，需要做好风险保护措施与安全保护措施，合理运用各种GIS隔离开关检测技术进行检查，并将多种检测方法结合，从而有效提高GIS隔离开关测量特性的准确度与精度[4]。