多频段三维联合测试技术在非GIS设备局部放电定位分析中的应用研究

伊国鑫

摘 要：本文提出了一种对非GIS电气设备局部放电放电源分析、定位的有效检测方法，通过对多种频段检测设备局部放电方法的研究与归纳，提出了采用超高频、高频、射频三种局部放电检测技术的有效组合，将超高频、高频、射频局部放电信号在变电站三维空间内组合分析，形成多频段三维联合测试技术来分析、定位非GIS电气设备局部放电的一种有效检测方法。

关键词：局部放电定位;多频段;三维测试;非GIS设备

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）10-0132-02

0 引言

在变电站局部放电带电检测过程中，异常信号源的追踪定位一直是工作中的重点和难点。GIS设备局部放电检测通常采用超声波局部放电检测法、超高频局部放电检测法进行局部放电检测并通过声电联合测试法进行放电源定位，可快速有效的发现变电站GIS电气设备局部放电信号源，但是，对于非GIS设备的局部放电定位，由于现场电磁环境复杂多变等因素，成为设备局部放电检测中的弱项。

1 多频段三维联合测试技术

由于非GIS设备局部放电信号来源于GIS设备外部空间，超声波局部放电检测技术无法得到有效应用，因此，采用超高频、高频、射频三种局部放电检测技术进行有效组合，研究三种检测技术检测得到的局部放电信号在空间的传播方式，将超高频、高频、射频局部放电信号在三维空间内组合分析，形成多频段三维联合测试技术。

超高频局部放电测试仪PDS-G1500，具有两个超高频测试通道，配备有两个方形超高频测试传感器，传感器与仪器之间通过10米长的同轴电缆连接。通常测试GIS设备时，将一个传感器的信号采集面贴向GIS设备盆子采集信号，另一个传感器放置在盆子附近空间，采集设备外部空间信号作为比对。

采用多频段三维联合测试技术查找非GIS设备故障源，测试人员将两个超高频传感器在空间纵向及横向位置接收信号，以1号传感器为原点，2号传感器以10米为轴，在1号传感器东南西北四个方位接收信号，将测试区域在空间内划分成四个三维区域。测得在四个三维区域边界的两个信号最大测试点;随后测试人员手持射频局部放电测试仪，沿三维空间两个测试信号最大点连接成的直线行进，测试人员移动过程中，在直线上测得空间射频局部放电信号最大点。将超高频传感器原点与三维区域射频最大点连接成一条直线，测试人员手持射频局部放电测试仪自原点沿原点与三维区域射频最大点构成的直线移动测试，最终在直线上测得的射频信号最大点即为故障源位置。

2 多频段三维联合测试技术应用案例

某330kV变电站GIS设备超高频局部放电检测过程中，检测到异常放电信号，在明确异常放电信号来自GIS设备外部空间后，检测人员将超高频局部放电测试仪检测传感器在空间不同维度持续进行测试，确定放电信号确实持续存在，并在纵向区域信号幅值呈增长趋势。因此，采用多频段三维联合测试技术查找非变电站设备区内异常放电信号放电源。

本次查找非GIS设备故障源，测试人员将两个超高频传感器在空间纵向及横向位置接收信号，以1号传感器为原点，2号传感器以10米为轴，在1号传感器东南西北四个方位接收信号，将测试区域在空间内划分成四个三维区域，如图1所示。在三维区域边界东向（A点）、边界西向（B点）测得信号幅值大于另外两条边界测试点;随后测试人员手持射频局部放电测试仪PDS100，自A点向B点直线运动，测试人员移动过程中，在直线AB测得空间射频局部放电信号最大点C。

将传感器原点与C点连接成一条直线，测试人员手持射频局部放电测试仪自原点沿原点与C点构成的直线移动测试，最终发现在直线上射频信号最大点D，测试信号图谱如图2所示（其中橙色曲线为变电站背景曲线，绿色曲线为射频局部放电信号）。

从测试D点射频局部放电信号与背景信号的对比图可以看到设备测得的局放信号与基线的对比信号强度有一定增加。存在异常放电信号。

射频信号最大点D点位于变电站35kV设备区#4干式电抗器C相处，利用PD-check高频局部放电测试仪对#4干式电抗器进线电缆外护层接地电缆进行高频局部放电测试，得到测试图谱如图3所示，从高频局部放电图谱中可以明显发现存在异常放电。高频局放检测情况如下：

将特高频检测与高频检测进行定相横向对比分析，三个高频传感器依次套接在35kV#4电抗器的A、B、C三相电缆接地线上，一个特高频传感器放置在35kV#4电抗器附近。在电缆接地线上可测得明显的高频脉冲信号，该脉冲信号个数较多，幅值较大，与特高频脉冲一一对应，具有明显的工频相关性，与悬浮类放电的特征相符，应为悬浮类放电。此外，相比A、B两相，C相电缆接地线上测得的高频信号幅值明显偏大，且极性与前两者相反，因而判断高频脉冲信号来自于C相。

采用特高频时差法进行定位分析，其中，绿色标识传感器的位置设定于35kV#4电抗器C相1号检测点，红色标识的传感器与绿色标识的传感器保持一定的距离，围绕着绿色标识的传感器，在空间各个方向上移动红色标识的传感器进行时差分析。在各个方向上移动红色标识传感器得到的时间差测试结果基本相同。

典型的结果如图4所示。绿色标识的特高频信号在时间上超前于红色标识的特高频信号，信号源应靠近绿色标识的传感器，即靠近1号检测点。

综合上述定位分析结果，结合电抗器的结构，该放电源应位于35kV#4电抗器C相1号检测点的上部，即电抗器的高压导线连接处。

对#4电抗器停电后检查放电源，发现#4电抗器C相高压导线与电抗器本体连接处螺栓松动，紧固处理后投入运行，投运后再次进行超高频局放检测，检测结果合格，局放信号消失，前期局放源定位准确。

3 结语

多频段三维联合测试技术在非GIS电气设备局部放电检测中的研究，应用在某330kV变电站空间异常放电信号的定位分析，帮助检测人员快速、有效的定位放电信号源，并得到有效验证。本文提出的多频段三维联合测试技术成功、有效的分析、定位非GIS电气设备局部放电，解决了非GIS设备局部放电放电源分析、定位的困难，也为所有非GIS电气设备局部放电放电源的定位提供了思路和有效的解决方法。

参考文献

[1] 刘君华，等.采用聲电联合法的GIS局部放电定位试验研究[J].高电压技术，2009.31（10）：58-63.

[2] 郝海燕，等.超声波、特高频局部放电联合定位方法的应用研究[J].陕西理工大学学报（自然科学版），2017，33（5）：31-35.