浅析GIS常用局部放电检测方法

江苏省电力有限公司苏州供电分公司 王 志

1 引言

当前人们对电力资源的使用需求在不断的增加，电力设备电压等级在不断的提高。在整个电力系统建设中，GIS 具有结构紧凑、占地面积小，使用可靠性高与维修保养工作量小和便捷的特点。由于其优势特点较多，所以在电网的建设中具有较为广泛的作用。对于该设备的使用来说，如在生产、安装中存在质量问题，将会影响实际的绝缘效果，严重的会造成安全事故发生。经过研究表明，绝缘介质如果发生严重的击穿放电情况，最终会导致设备的内部出现各种缺陷问题。严重影响了整体的绝缘效果。在GIS 设备的选择与使用上，为保证故障发生概率不断的降低，在具体工作中需要完成对内部缺陷问题的发现和处理，从而避免各种系统事故出现[1]。在当前的GIS 现场局部放电检测方法中主要使用方法为超声波检测法和超高频检测法。

这两种方法能够在设备不停电的情况下对设备进行实时诊断，当故障需要进一步精确定位时，还需要声—电联合检测等。

本文着重介绍现场局部放电检测中常用的超声波检测、超高频检测方法的基本原理、检测步骤注意事项，以及对检测结果的特征判别。

2 基本原理

在电力设备的绝缘系统中，存在局部放电问题，主要内容是由于部分区域发生放电，即整个系统的运行过程中，部分区域被放电击穿，但是部分区域并未发生放电击穿的情况，因此形成局部放电的现状。而导致这种情况发生的主要原因是首先局部电场具有局部变形，同时电厂更加集中。由于绝缘介质在局部范围之内出现质量问题，将会导致设备出现局部放电的情况，这种情况主要集中在导体边缘，更是会发生在绝缘的表面和内部。

2.1 超声波检测法

GIS 如果发生局部的放电问题，主要是设备内部绝缘区域发生各种分子之间的相互碰撞，使内部形成严重的压力。内部发生各种压力的转变对整个设备的质量造成严重的影响[2]。绝缘设备内部的SF6气体只能够满足纵波的传播要求，同时还会对能量造成消除的效果。由于所产生压力波具有不同的效果，所以考虑各种波长或者波段的实际内容完成分析，使其能量较为集中[3]。而在设备外部通过超声波的传感器能够完成信号的接收，从而判断是否出现各种局部放电问题，准确寻找到故障的发生区域，完成问题的快速处理。

2.2 超高频检测法

在电力设备发生各种绝缘局部放电时，其所产生的能源或者击穿场强都较高。如局部的发生在较小的范围时，整个工作过程也比较快，因此会导致在设备的局部范围之内出现脉冲电流[4]。超高频局部脉冲放电检测方法的主要原理是检测电力设备中局部放电所出现的超高频电磁波，通过对高频电磁波的信号完成检测，能够了解到设备是否出现各种局部放电的问题。配合内部的传感器与外部的传感器，可以直接反映设备的具体情况。根据检测内容完成对现场电晕的干扰，从而保证其具有灵敏度和抗干扰性。

3 现场检测步骤及注意事项

3.1 超声波检测法

3.1.1 检测步骤

该检测方式提供有“连续检测模式”“相位检测模式”及“脉冲检测模式”。

一是涂抹耦合剂。在超声波检测方法使用中，为能够保证传感器和设备壳体具有良好的接触，在设备的表面要完成耦合剂的涂抹。

二是设置参数。所使用设备要完成连续检测的模式设定，对于设备检测的要求完成各种数据的安排，根据是否为常规检测来进行参数布置。

三是背景检测。通过耦合剂将设备与被检测装置进行连接，同时保证信号稳定之后在按下背景按钮。

四是信号检测。传感器需要与设备外壳完成相互的连接，仪器要设置为连续检测模式，对传输信号的内容作出重点的研究，掌握各种数据信息内容，并对各种信号完成相互的对比，判断是否存在明显的变化。

五是异常诊断。检测工作主要内容是对异常信号的判断，在整个检测工作中，原始也是最为基础的数据检测值具有登记，而随着各种异常数据的出现，可以判断为设备出现放电的情况，同时在检测工作中，挪动传感器，将信号数值放到最大，从而判断局部放电的位置。

六是数据记录。保存检测谱图，包括连续模式谱图、相位模式谱图及脉冲模式谱图等。

3.1.2 注意事项

具体工作中，在开展检测之前，需要完成设备背景检测，背景检测要保证能够在设备附近的金属结构上。

在开展检测的过程中，应避免设备出现遗产振动，避免由于振动问题导致检测结果出现变化，从而影响了实际的检测效果。

声波的检测中会出现波段逐步减弱的情况，所以对于检测点的位置作出合理的选择，防止出现检测数据不够准确的情况。

3.2 超高频检测法

3.2.1 检测步骤

一是设备连接。按照设备接线图连接测试仪器各部件，将传感器固定在盆式绝缘子上（可用绑带扎好），将检测仪主机及传感器正确接地，电脑、检测仪主机连接电源，开机。

二是工况检查。开机后，运行检测软件，检查主机与电脑通信状态、同步状态、相位偏移等参数，进行系统自检，确认各通道工作正常。

三是设置检测参数。设置变电站名称、检测位置等。并根据现场噪声水平设置触发阈值。

四是信号检测。如检测到异常信号进行记录保存并进行分析诊断，否则进行下一步检测。

3.2.2 注意事项

一是对于超高频检测技术来说，其可以对非屏蔽状态的设备进行检测，若出现屏蔽状态将无法发生检测。

二是当传感器与盆式绝缘子完成紧密的接础，将设备可以放置在准确的位置，同时要减少螺栓对内部电磁屏蔽的影响，更是要完成传感器的合理布置，使其不会出现外部静电干扰。

三是针对GIS 各个间隔之间的数据检测，在不具备异常的情况下只有对接收信号作出研究，对于各种数据要避免不可用存储的情况，如检测到异常信号，必须对该间隔每个绝缘盆子进行检测并存储相应的数据。

4 检测结果特征判别

典型放电类型分为自由颗粒放电、悬浮放电、电晕放电（尖端放电），自由颗粒脉冲模式谱如图1所示，自由颗粒相位模式谱如图2所示，悬浮放电连续模式谱如图3所示。

图1 自由颗粒脉冲模式谱

图2 自由颗粒相位模式谱

图3 悬浮放电连续模式谱

超高频检测典型故障谱， 电晕放电PRPS 谱如图4、图5所示，悬浮放电PRPS 谱如图6、图7所示，自由颗粒放电PRPS 谱如图8所示。

图4 电晕放电PRPS 谱

图5 电晕放电PRPD 谱

图6 悬浮放电PRPS 谱

图7 悬浮放电PRPD 谱

图8 自由颗粒放电PRPS 谱

超声波检测与超高频检测结果可参照相应的典型谱图大致判断故障类型，从而制定相应的检修策略。

5 结语

出现局部放电反映了设备的绝缘状况已经出现了问题，对于GIS，一般是超声波与超高频结合起来使用，两者可以起到互补的作用，且故障判别一般采用典型故障图谱对照法，随着电力系统规模不断地扩大，电力设备不断地增多，不停电局部放电检测法无疑给检修人员提供了便利，大大减少了工作量。