GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用

王英

摘要：文章详细分析了GIS局部放电带电检测技术的几种类型，阐述了该技术的具体应用过程，希望通过本文的阐述，能够为从事于电力行业的工作人员提供一点参考依据，进而扩大电力检测技术当前的應用范围。

关键词：GIS局部放电;带电检测;现场应用

1局部放电机理

局部放电之所以在很多情况下都会出现，是因为其形成的原因是多种多样的。根据局部放电产生的原因不同论述如下：首先是内部放电现象，这一类放电现象究其原因在于元件本身，由于在生产过程中，材料的制造没有按照正确的操作流程严格进行，使得元件的内部混入很多杂质，而且材料的绝缘能力没有达到要求，这使得元件特别容易局部放电，而且元件的老损十分迅速。第二种要介绍的是沿面放电，顾名思义，这种现象通常发生在两个界面的交界处。由于绝缘体表面的电荷分布不均导致物体表面出现电极，电极的形状会对局部放电的过程造成影响。当该过程发生时，如果通过检测，会发现电场发生了很大的变化，这一变化导致了绝缘体发生局部放电。第三类是电晕放电，这种情况在电网系统中并不常见，因为它的产生需要一定的条件，而所需的外力在电网系统中时找不到施力物体的。在自然条件中由于雷电等原因会使得尖锐建筑某一点聚集较多的电荷，电场强度因此变大，这是能观察到尖锐体周围有明显的光晕，这就是在进行局部放电。尖锐物体的电荷密度一旦聚集到一定程度就会产生电晕放电。由于现象明显，在实验过程中也很容易观测到。

2GIS局部放电带电检测技术要点

2.1超声波检测技术

在具体应用中，GIS设备在超声波局部放电定位技术的应用中需要定位的情况包括幅值、时差以及频率等。（1）从幅值定位来看，主要是根据超声波信号的衰减情况，信号的有效值或峰值大小定位，在超声波检测过程中，信号的强弱与局部放射源的距离存在正比例关系，信号随着放源距离的靠近变强。因此根据GIS信号强弱和幅值进行判断就可以确定放电位置。（2）时差定位也是局部放电带点检测中的重要指标。是利用超声波信号的时差进行检测，在时差测定数据出来后，通过双曲面方程以及联立球面方程对局部放源的位置进行定位。在GIS管线结构测试过程中，可以通过结合两个或者多个管道的超声波检测，在放射源位置的确定中需要结合信号时差、传播速度以及距离进行三维或者二维定位。

2.2特高频检测技术

特高频局部放电检测法是利用局部放发生时会在设备附近产生数吉赫兹的电子波信号，通过对电磁波信号的波形、幅值等参量的变化来判断设备内部局部放电缺陷的类型和严重程度。比如可以感知GIS类型的各种放电性缺陷，但是对于其他类型的缺陷则无能为力。特高频电磁波的传感器分为内置和外置两种，具体要根据现场的实际情况来进行选择。如果在设备中检测不到特高频电磁波或者检测到很少量的电磁波，就可以判定设备是正常工作的。不同类型的局部放电所对应的特征图谱是不同的，这是判定局部放电类型的一个重要依据。电晕放电现象通常产生的高频率电磁波量并不多，但是却十分容易就可被捕捉到。因此这种方法在实际操作中很有价值。与上述的现象类似，悬浮放电现象发生时会影响到工作频率，通常情况下也会使频率提前或延后半个周期。这种情况下检测到的电磁波是十分具有规律的。用特高频电磁波来进行定位包括幅值定位和时差定位，前者利用信号最强点来判断放电点，后者利用时域信号最超前的点来检测局部放电发生的位置。两者适用的情况不同，当检测到的电信号十分强烈时，就不适合利用第一种方法来判断局部放电点，检测时差时需要用到高速数字示波器。

2.3暂态地电压检测技术

如果电力系统电气装置发生局部放电，所生成电磁波便依靠金属箱体间缝完成传播，之后再从开关柜装置表面向地表传播，进而生成电压脉，这也称作暂态地电压。借助相应的电容耦合传感设备就可以对此种信号完成检测，进而可以确定开关柜的局部放电幅值以及频率。暂态地电压检测法所受到外界信号的影响非常少。所以，实际开展开关柜放电带电检测工作之时，也不会很大程度上受到外界因素影响，这样就可以大大增强开关柜局部放电带电检测灵敏性以及可靠性。然而，也正是因为暂态地电压检测具备较强的灵敏性，所以空气当中低电压衰减非常强。

2.4声电联合定位技术

声电联合定位技术比前两种技术优势更强，能够对局部放电的超声波信号以及特高频信号同时进行检测，然后利用声电信号的联系性对局部放电源的位置进行确定，排除现场外部干扰，保证定位的精确性。通过超声波或者特高频定位对局部放射源的大概范围和位置进行确定，然后在最近监测点放置高频传感器，GIS 壳体放置超声波传感器，对超声波和特高频时域信号的关系进行检测，如果二者间存在对应关系，则属于同一个信号源。

3现场应用

按照GIS局部放电检测工作开展需求，结合某地区电力检测技术应用需求，将对应的技术应用进行了实践分析。首先，分析检测数据，根据电力企业带电检测中的要求，将检测数据记录，整个检测区域内的数据建立在110KV电压控制上，将上方控制刀闸A附近检测状况进行了分析，同时结合具体的检测技术应用控制需求，将特高频检测法和超声检测法应用进行了汇总。根据图中所显示的检测数据，再分析各个通道记录检测信号，发现通道3内出现了大量的检测信号，根据信号波动幅度变化，可知检测区域内产生了不同的超声信号。采用这种带电检测技术，必须重点分析全部检测区域内的数据信号，观察每个区域出现的放电现象，确保带电检测的有效性。应用检测技术过程中，为了达到检测技术所产生的控制效果，将在A相刀闸放置一个特高频传感器，再将超声传感器放置在绝缘子上，具体可参照图1。根据测量信号的变化，结合所检测到的不同通道数据信号的差异，可判断测量结果。纵观整个数据检测过程，可知特高频信号一般会出现在A相刀闸、绝缘子两个部位。通过对该区域所发出的放电信号进行检测，发现了异常放电信号，必须准确定位其信号源，同时标记信号的放电检测状况。因刀闸A相靠近电源，两者相距较近，传动机一旦出现故障，将会产生局部放电导致设备严重损坏。因此，电力企业必须扩大带电检测技术的应用范围，通过对设备的局部放电区域进行带电检测，确保能够对特高频检测信号进行采集并处理，具体分析GIS局部放电的产生原因，同时采取必要的维护措施，确保电力设备的安全稳定运行。

4结束语

综上所述，带电检测技术可防止GIS设备出现不必要的潜伏性缺陷，同时还可对检修决策、方案进行有效指导，以便制定出合理可行的方案，在实际的应用过程中需要结合具体的情况，选择合理的检测技术，总体来说联合定位法更准确，所以需要尽可能采用联合定位方式。

参考文献：

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（作者单位：国网晋城供电公司）