基于多种检测手段的GIS故障诊断实例分析

金佳敏，俞培祥，潘益伟，周 平

（1.温州电力局，浙江 温州 325000；2.浙江省电力公司，杭州 310007；3.湖州电力局，浙江 湖州 313000）

随着GIS设备在高压电网中的广泛应用，相关检测诊断技术也不断发展，如交流耐压、超高频局部放电、超声波局部放电、SF6分解物、X射线成像检测技术等，并在实际应用中积累了不少经验。本文就各种检测手段的应用情况进行介绍，结合一起GIS故障检测案例，分析了检测技术应用过程中的优、缺点，为今后GIS设备检测与故障诊断提供参考。

1 GIS设备检测方法

1.1 交流耐压试验

交流耐压试验是检验GIS设备绝缘性能和现场安装工艺水平的重要手段。GIS设备在运输过程中可能出现某些部位位移、滑落，或在安装时由于现场管控不严而带入异物和细小杂质等，都会引起内部局部放电。交流耐压试验不仅可以发现这些内部缺陷，还可以对设备进行老练处理，烧掉尖刺或杂质，具有检验并恢复设备绝缘强度的作用。

若在耐压试验中发生击穿放电，应根据放电能量、放电引起的各种效应及其他故障诊断技术所提供的资料进行综合判断。进行重复试验时，若该设备能够承受试验电压和规定时间，则说明放电是自恢复性的，耐压试验得以通过，但应引起关注。若击穿电压值逐渐降低，则应立即终止耐压试验，查找并确定放电部位，待仔细检查处理并修复后，方可重新进行耐压试验。

1.2 超声波局部放电测试

超声波局部放电检测是在GIS金属外壳上安置压敏传感器收集超声放电信号，根据信号传播的衰减程度对局部放电部位进行判断和定位。它的优点是能直观地对缺陷部位进行定位，缺点是易受现场周围环境影响，特别是设备本身产生的机械振动会干扰检测导致误判。同时，超声波局部放电检测对某些局部放电反应不够灵敏，只有当局部放电故障发展到比较严重的程度时才能被检测出来。

1.3 超高频局部放电（UHF）测试

超高频局部放电（UHF）检测的抗干扰能力强、检测灵敏度高，并可以在盆式绝缘子上安装传感器实现在线连续监测。研究表明，UHF对各种局部放电故障类型的检测灵敏度明显高于超声波局部放电检测。缺点是只能通过GIS的盆式绝缘子散发出来的电磁波进行测量，对于带有金属法兰的盆式绝缘子就无法采用该方法进行检测，也无法测出放电量的具体数值，无法进行缺陷定位。

1.4 SF6分解物测试

便携式SF6分解物测试仪在国内电力企业已广泛使用，但在实际检测过程中，气体分解物含量常受局部放电强度、放电模式、SF6水份、吸附剂、气室体积等多因素影响。特别是因为吸附剂可以完全吸附局部放电产生的分解物，而且吸附速度极快，以至于仪器无法检测到气体分解物的产生。当检测出气体分解物时，就可以肯定存在或曾经存在放电性缺陷，但反之并不成立。因此，在吸附剂达到饱和前，通过SF6分解物测量结果来判断设备是否有故障存在误判的风险。

1.5 X射线成像检测

X射线成像检测技术是通过对GIS设备进行多方位X射线透视成像，配合专用的图像处理与识别技术，实现其内部结构的“可视化”与运行状态的快速诊断，可极大地提高GIS设备故障定位与判别的准确性。但是，由于GIS设备结构复杂、元部件众多，运用X射线成像检测技术不便于进行全方位普测，且检测人员需要对GIS设备结构有充分了解。因此，通常是在发现设备缺陷并初步定位后，再通过X射线成像检测技术对缺陷性质进行准确判别。

2 GIS故障诊断案例分析

某220kV变电站110kV GIS国产户外设备的一次主接线采用单母线分段接线方式，于2012年3月投产。

2.1 交接试验情况

按100%出厂值进行交流耐压试验，未发现异常。逐相施加Um/试验电压进行超声波局部放电检测，也未发现异常。超高频局部放电检测时，在C相加压测试，Ⅰ段母线水平盆式绝缘子有异常信号，出线间隔A超高频局部放电分相测试数据见表1。A，B相分别加压时，未发现异常，初步判定是外界异常干扰信号。

表1 出线间隔A超高频局部放电分相测试数据

2.2 投产冲击后带电检测情况

2.2.1 超声波局部放电测试

超声波局部放电测试时，出线间隔A与Ⅰ段母线连接处存在明显局部放电现象，超声波峰值超过50mV，信号呈向两侧逐渐衰减趋势，并存在轻微异响。超声波局部放电检测点布置见图1，检测数值见表2。

图1 超声波局部放电检测点

表2 超声波局部放电检测数值

2.2.2 超高频局部放电检测

超高频局部放电检测时，GIS设备Ⅰ段母线处水平盆式绝缘子均存在强烈局部放电信号，特征图谱见图2。

2.2.3 SF6分解物测试

对110kVⅠ段母线气室进行SF6分解物测试，未发现SO2，H2S和HF等异常分解物。

2.2.4 X射线成像检测

对疑似故障点进行X射线内部透视，发现C相母线导体与支持绝缘子之间的固定螺丝有松动，螺丝孔与固定压板之间存在明显缝隙，如图3所示，表明螺丝未紧固到位。

图2 超高频局部放电检测特征图谱

图3 疑似故障点X射线透视成像图

2.3 现场解体情况

现场解体检查结果与超声波局部放电检测及X射线成像检测结论一致，即出线间隔A测点处的母线C相固定螺丝未拧紧，造成局部放电和振动，其他均无异常。

3 几种检测技术的比较分析

（1）超高频局部放电检测对各种故障缺陷的灵敏度均优于超声波局部放电检测。在现场交接耐压局部放电试验时，由于GIS设备内部局部放电未发展到一定程度，用超声波局部放电检测无法检测出的异常情况，用超高频局部放电检测则有灵敏的反应。但超高频局部放电检测对故障的判别和缺陷定位有很大的局限性，无法在第一时间准确诊断出故障部位。

（2）在设备投产冲击后，由于内部局部放电量加大，使用超声波局部放电检测就能准确实现缺陷定位；在此时进行X射线成像检测，能大大提高检测成功率，为制定检修方案提供重要的技术依据。

（3）SF6分解物检测易受吸附剂、母线气室体积较大等因素影响，在GIS故障检测中有一定的局限性，可作为辅助检测手段。

（4）在本案例中，虽然现场交流耐压试验未能检测出异常情况，但对考验GIS设备绝缘性能和老练作用是毋庸置疑的。

4 结论

在GIS设备交接、投产、运行等不同阶段，应综合运用交流耐压、超高频局部放电、超声波局部放电、SF6分解物测试、X射线成像测试等多种检测技术，相互配合，充分发挥各自的优势，及时发现设备隐患，准确判断故障性质。

（1）现场交接试验时，进行交流耐压试验，并使用超高频、超声波联合的方式进行局部放电检测，充分发挥超高频局部放电检测灵敏、超声波局部放电检测定位准确的优势。如发现异常信号，应注意甄别被试设备本身局部放电对背景值的干扰，并选用其他原理超高频局部放电仪器反复测试。

（2）在GIS设备24 h试运行阶段即可开展巡检和带电检测，以及时发现设备制造或施工安装中的问题，避免缺陷故障扩大。

（3）在设备运行阶段，应按带电检测周期要求进行超高频/超声波局部放电、SF6微水、红外成像等带电检测，及时开展设备状态评估，以准确掌握设备运行状况。发现异常后应综合运用多种检测手段进行诊断。

[1]吴张建，李成榕，齐波，等.GIS局部放电检测中特高频法与超声波法灵敏度的对比研究[J].现代电力，2010，27（3）∶31-36.

[2]刘有为，吴立远，弓艳明.GIS设备气体分解物及其影响因素研究[J].电网技术.2009，33（5）∶58-61.