GIS设备局部放电检测技术的应用研究

关 琳

（青海省电力公司检修公司，青海西宁 810021）

0 引言

开关柜是配电网中非常重要的设备，在开关柜中配备的一次设备，如电流互感器、电缆终端等，这些设备的绝缘性能容易出现问题，引发绝缘事故，需保证其安全性和规范性。当前，在GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关）设备放电检测过程中，主要采用的是非侵入模式，这种检测方式仍存在一定的缺点。例如，检测效率比较低，容易出现检测失误，主要是因为变电站中存在较多的干扰因素。在这种情况下需要对GIS设备检测技术进行详细分析，提出抗干扰措施，提升检测效率和准确性。

1 GIS设备局部放电检测技术

1.1 紫外线检测技术

在外缘局部放电过程中，击穿因素会导致放电，对周围气体产生电离。这种放电光波的频率与气体种类存在一定的关系，在产生电离后也会产生氮离子，而其发出的光谱落到紫外线的光波段。利用特殊介质充分接受到紫外信号光波，通过图像叠加处理，就可以看到光晕出现的位置，也可以看到其强度大小。一般在GIS设备检测过程中，紫外线检测技术对于带电检测具有一定的辅助作用，与其他检测技术相互配合，可以更好地找到局部放电信号，对于确定放电位置和放电强度有非常重要的作用。

1.2 超声波检测技术

超声波检测技术在GIS设备局部放电检测过程中，主要通过超声波传感设备对超声波信号进行采集，这种方法可以无接触地确定放电位置，也可以检测出局部放电的大小。在实际检测过程中，需要将超声波信号频率维持在标准的范围内。然而实际检测过程中，超声波信号并不会受到电气干扰，由于其属于机械波，可以通过时差法以及幅值法明确放电位置。

1.3 脉冲电流检测技术

当前对GIS设备检测过程中，脉冲电流检测是非常常用的方法，国际上专门制定了相应的标准。脉冲电流检测的原理是，首先对GIS设备进行加压，如果发生放电现象，设备两端的电压就会发生变化，这时会耦合一个阻抗，使回路中产生电流，最后通过采集和对这个阻抗上的电流放大，就可以检测设备的放电基本量。

在实际检测过程中，脉冲电流检测主要有两种方法：①直接测量法，其在实际应用中遇到的干扰会比较多，从而影像检测结果，在施工现场复杂的环境中会产生更大的干扰；②平衡法，在施工过程中应用更为广泛，可以有效抵抗外部干扰，提升检测的准确性。

1.4 超高频检测技术

在GIS设备局部放电检测过程中，采用UHF（Ultra High Frequency，超高频）检测技术，主要是利用超高频天线，实现对设备局部产生的电磁波进行检测。一般超高频天线在检测过程中，频率保持在300～3000 MHz。在实际检测过程中，这种检测技术灵敏性比较高，尤其是GIS放电设备在检测过程中，不会受到外部因素的干扰，可以迅速定位放电区域，检测的范围也比较大。超高频UHF局部放电检测技术，主要是通过提取信息特征，判断信号图谱，从而确定局部放电类别。

2 GIS设备局部放电问题的成因及问题

2.1 GIS设备局部放电问题的成因

在GIS设备中，局部放电容易引发绝缘劣化。绝缘体劣化以及绝缘体击穿一般是同时存在的，通过局部放电检测技术，及时找到GIS设备局部出现的绝缘缺陷。这种局部放电检测比色谱分析、截损测量更为准确，在GIS设备局部放电检测中是非常重要的检测手段。对局部放电检测和分析，是进行电气制造和电力系统运行过程中最关心的问题，在高电压等级电网建设过程中，对于设备的运行安全性和稳定性要求更高，通过局部放电检测技术的研究和应用，对于电气设备的安全使用非常重要。

2.2 GIS设备带电检测技术应用存在的问题

（1）高端带电检测仪器性价比及普及率较低。在GIS设备局部检测过程中，具有非常高的便利性，应用也十分广泛，但高端带电检测仪器应用过程中，其产生的成本比较高，不能进行广泛使用。例如，紫外线成像检测仪器、变压器、互感器局部放电等设备，其技术比较高，设备基本上依靠进口，价格非常高，难以在一般的GIS设备局部放电检测中广泛使用。还有一部分设备价格比较低廉，但是在实际应用过程中存在缺陷，实用性不足。例如，在对GIS设备放电检测过程中，使用SF6激光检漏仪会存在一些死角无法观测到，若使用三脚架支撑也存在一定困难。

（2）部分测试标准和导则存在问题。在变电设备检测技术应用过程中，其检测的标准以及检测的导则还存在问题。例如，在设备局部放电测试和暂态电位测试过程中，其主要的测试的标准存在不同，没有具体的专业化标准，行业中也没有固定的标准，这样虽然在检测中比较灵活，但却缺乏依据，对实际检测造成不确定性。

（3）对带电检测仪器的维护管理不及时。在设备局部放电检测过程中，仪器一般都非常精密，价格也非常高，大部分设备仪器都可以通过电池作为能源工作。在实际工作中，由于操作不当以及维护问题，会导致带电仪器性能下降。使用电池作为能源的部分由于没有及时充电的缘故，会导致电池性能下降，对于带电检测仪器的正常使用造成一定影响，因此要加强对带电检测仪器的管理与维护。

3 GIS设备局部放电检测技术的应用

GIS设备大多都进行了精细化处理，设备的结构非常复杂，想要拆解重组比较困难。而在出现故障的时候，与GIS设备相连接的SF6会释放有毒气体，威胁工作人员的安全并腐蚀设备，对作业环境造成不利的影响。GIS设备内部元件绝缘性和绝缘距离比较近，很多系统直接与设备相连，出现故障后容易发生大面积停电事故。

3.1 超声波检测的应用

采用超声波检测方法，可以实现无接触检测，通过开关柜的缝隙、孔洞中实现检测。在进行电压检测过程中可以发现，一般情况下中部的信号值相对较大，通过多次检测对比，中部的信号是超声波信号的峰值，此处的超声波信号工具也较为明显，说明其放电类型不属于对称悬浮放电类型。

3.2 特高频检测的应用

在GIS设备局部放电检测过程中，采用特高频检测可以有效地检测出放电信号、展现高频信号。PRPS谱图有两种信号，属于标准信号类型，一般会维持在270 dB左右，代表着这种防线信号很可能为悬浮信号，在放电信号检测过程中其幅值一般在63～64 dB。故此，可以通过柜门之间的特高频信号的幅值，发现其中的差异性，并确定放电位置。如果要检测得更加准确，就需要借助差定法，对开关柜进行检测。研究表明，放电信号属于不对称悬浮放电，可以从各个方位对放电位置进行确定，从而较为准确地找出放电位置。

3.3 综合检测法的应用

综合检测法指的是将几种不同的检测方法同时应用，相互配合，提高检测的效率和检测的准确性。首先，利用特高频检测技术从开关柜小室进行初始检测，如果发现异常信号就可以通过电磁波信号，确定检测的方向，采用幅值法检测对信号源的位置进行确定。其次，通过暂态检测技术对GIS设备局部放电进行检测，从开关柜中获得信号和信息，通过对数据信息的异常进行对比分析，发现可能存在的局部电源。在通过特高频中的时差法，对开关柜周围的信号进行定位，准确确定异常信号源的位置。再次，利用超声波检测技术对开关柜的孔洞和周围的缝隙进行检测，对存在异常的信号进行对比分析，从而发现较强的信号源，判断信号为不对称的悬浮方线。最后，利用紫外线检测技术对开关柜中间位置进行检测，通过对比色谱发现可能出现放电的位置。

3.4 停电后放电部位的检测应用

在GIS设备局部放电检测过程中，将各小室开关柜停电，对异常开关柜进行检测，可以发现其母排引下线出有轻微受潮现象，容易影响到设备绝缘性，在设备穿墙套管相接处有轻微放电，对其进行标记，再采用综合检测技术，通过多种不同检测技术相结合，对局部放电位置进行确定和验证。

3.5 脉冲电流法的应用

脉冲电流检测过程中，将设备中间接头或者终端接地出接上高频电流互感器，使得脉冲电流信号耦合到高频电流互感器中，这样通过高频电流互感器对GIS设备进行分析，对测试电缆设备进行分析判断，从而有效确定具备放电位置。

3.6 超高频检测法的应用

在GIS设备局部放电检测技术发展过程中，超高频检测方法在设备局部放电检测过程中应用更加广泛。但高频检测技术在发展中并没有非常大的改变，只是出现了基于这种检测技术的不同形式和结构的传感器，这种高频检测传感器可以用于很多场合。

4 提高GIS设备带电检测技术的应用水平

4.1 加强高端带电检测仪器的研发和普及

为了提高GIS设备放电检测技术的应用水平，可以提升检测设备的精确度，普及高端检测设备。由于高端检测设备的成本比较高，可以加强自主研发力度，降低高端带电检测设备仪器的成本。在带电检测仪器研发过程中，企业不能一味依赖国外技术，要不断创新，依靠自身力量，引进高端人才，研发出自己的产品，普及带电检测技术，提高带电检测设备的性价比。

4.2 加强信息之间的沟通和借鉴

为了更好地应用带电检测设备，需要在实际应用中加强沟通与借鉴。不同的技术研发厂家之间应该通力合作，由于当前在带电检测仪器生产过程中还没有非常明确的规范，没有可以依据的国家统一标准，因此要在实践中不断总结经验，不断完善产品质量，加强带电检测技术的信息共享。

4.3 实现带电检测技术的专业化管理

在带电检测设备仪器使用后，维护与管理是非常重要的工作，应该将带电检测仪器的管理在日常工作计划中加强重视，安排专门人员进行管理，使设备仪器的使用、维护和存储等管理可以合理、科学，并建立严格的规范和管理制度。制定管理责任制，提升工作人员的责任感，对管理人员进行专门的管理培训，加强对带电检测仪器的管理。

5 结束语

GIS设备局部放电检测过程中有非常多的方法，在实际应用过程中，不同的检测技术有不同的优势，检测的准确程度以及成本不同。在实际检测技术发展过程中，应该结合不同的需求进行选择，也可以将多种检测技术综合应用，加强检测仪器的自主研发，提升检测精确程度和普及率，降低检测成本，及时消除GIS设备中的安全隐患，防止出现安全事故。