GIS局部放电在线监测系统在亭子口水电站的应用

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

1 工程概况

亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，下距苍溪县城约15km，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，以防洪，灌溉及城乡供水，发电为主，兼顾航运，并具有拦沙减淤等效益的综合利用工程。水库正常蓄水位458m，死水位438m，设计洪水位461.3m，校核洪水位463.07m，总库容40.67亿m3，水库预留防洪库容10.6亿m3(非常运用时为14.4亿m3)，可灌溉农田19.48万hm2，电站装机1100MW，通航建筑物为2×500t级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》确定，本工程工程等别为(Ⅰ)等，工程规模为大(Ⅰ)型。

2 GIS设备局部放电的影响

2.1 局部放电概念及其对设备的影响

所谓局部放电，是指当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象，称为局部放电。

当高压设备局部放电发生时，会影响设备的绝缘寿命，因为高压设备每次放电都会产生多种形式的物理和化学反应，破坏绝缘的分子结构，加速绝缘的损坏过程。

2.2 造成GIS内部故障的原因

2.2.1 GIS设备制造和组装中遗留的缺陷，在电场作用下引发局部放电现象，引发的后果就是绝缘的损坏或者击穿。

2.2.2 GIS设备内的固定件存在细微突起，安装中遗留细小的金属微粒，气隔与气隔之间存在电气部分接触不良，动、静触头之间接触不良等(见图1)。

图1 GIS设备内部故障原因

3 GIS局部放电在线监测系统的应用

亭子口水电站采用现代重工的GIS局部放电在线监测系统(HIPDS-G)，任务是了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态；并对状态进行显示和记录，对异常状态作出报警，以便运行人员及时处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。

测点传感器安装位置不能直观看到，但可以通过GIS在线监测系统清楚地知道2B监测点的局放监测数值，当实时数据大于-50dBm以上的信号发生30个以上时，HiPDS-G程序将此信号作为局部放电事件自动保存，每15min最多保存3个事件。2B监测点在正常时的实时3D画面，显示为-57.1dBm。

实时最大值根据大小变换颜色。设置的定值为：-50dBm～-65dBm显示为绿色，为正常范围；-50dBm～-35dBm为“警告”，显示为橙色；-35dBm～-20dBm以上为“危险”，显示为红色。

综上所述，2B监测点范围存在一定的缺陷或者故障，需要找寻合适的设备检修时间完成检查、检修工作，确定故障类型与故障点，及早地消除隐患，为GIS开关站设备的安全稳定运行提供保障。

4 GIS在线监测系统应用效果

4.1 减少维护费用

我国大多数水电站目前一般采用的检测方法是定期的停电试验、检修和维护。定期试验需安排停电计划，到期必修，没有充分考虑设备实际状态，导致不少超量维修，造成了人力及物力的大量消费。而在线监测系统以设备状态为基准，取代了定期试验，维护费用可降低40%。

4.2 避免故障发生

定期巡检和试验不能及时发现设备内部的故障隐患，而且停电试验施加低于运行电压的试验电压，对某些故障的反映也不够灵敏。在线监测系统采用更高灵敏度的传感器，采集运行中设备绝缘劣化的信息，信息量的处理和识别也依赖于有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些测试项目在线化，而且还可以显示更为直观的接线模型，真实反映设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断。

4.3 对设备性能进行评估

通过GIS局部放电在线监测系统，可以使运维人员及时了解和掌握设备的运行状态，监测设备的使用性能、运行参数和局放程度等，并获得相关数据，便于调整运行方式，从而提高经济效益。

〔1〕邱昌荣，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术.北京：机械工业出版社，1994.