GIS设备缺陷分析及检测技术研究

纪舜尧

国网内蒙古东部电力有限公司物资分公司

GIS设备缺陷分析及检测技术研究

纪舜尧

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所谓GIS设备实际上就是一种封闭形式的组合电器，该种电器装置最早出现在我国1965年。新时期我国电力行业的发展与成长较为迅速，对节约占地成本、电气性能以及电气设备等方面的参数要求不断提高，因而GIS设备的应用也呈现出较高的优势特点。如今我国不同电压等级的输变电工程中广泛应用到了GIS设备，在应用过程中要求较高的安装控制工艺水平，由于设备结构安装比较紧凑，因而很难发现一些缺陷与隐患问题，加剧了GIS设备在电网运行中的风险。本文针对GIS设备缺陷分析及检测技术进行分析研究。

GIS；设备缺陷分析；检测技术

引言

GIS设备停电试验虽然能够发现部分缺陷，但停电试验电压较低，难以反应设备运行状态下的真实状况；并且高压设备的绝缘劣化是一个长期累积和发展的过程，停电试验难以及时发现该类潜伏性缺陷。GIS设备带电检测技术能够在不停电的情况下，及早发现设备内部局部放电及其它缺陷信号，判断GIS内部缺陷信息及其严重程度，实现缺陷的精确定位，对故障提出预警，从而可以实现有计划的安排检修，减少设备损坏和事故发生。

1 GIS设备故障类型

1.1 SF6气体泄漏故障

SF6气体对于GIS设备的正常运行至关重要，一旦发生SF6气体的泄漏，就必然会导致GIS设备出现故障而无法正常的工作，进而会对整个电力系统正常运转造成极大的负面影响。GIS设备发生SF6气体泄漏故障的原因主要有两个方面，一是GIS设备的材料、加工、装配以及设计等环节存在着缺陷，二是密封材料由于长期使用而出现老化和破损的情况，从而导致SF6气体出现了泄漏。为了预防SF6气体泄漏故障，供电企业应高度重视对GIS设备材料质量的监测，并且还应保证加工、装配与设计环节符合规定的标准，同时还应定期检查GIS设备的密封性能，一旦发生泄漏的情况就应及时进行维修或者是更换。

1.2 GIS设备开关出现故障

GIS设备出现的开关故障也会影响到整个电力系统的正常运行，而造成GIS设备开关故障的主要原因为断路器、负荷开关、隔离开关或接地开关等元件在实际的运行过程中受到影响而无法正常运行，同时还可能出现动、静触头接触不良的情况，这也会导致GIS设备出现开关故障。

1.3 GIS设备内部放电故障

GIS设备内部放电故障影响的范围较大，并且也会增加整个GIS设备故障排除工作的难度，进而会降低电力系统运行的稳定性和可靠性。GIS设备内部放电故障中破坏最为明显的就是电晕放电，这主要是因为其出现的频率较高，电晕放电具体是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。GIS设备内部出现电晕放电将会对整个设备的绝缘性能造成巨大的破坏，这主要是因为电晕放电的空间电荷在一定条件下会提高间隙击穿的强度，同时GIS设备内部的微小异物、毛刺等物质较多，这就会导致设备的绝缘强度大幅度降低，一般情况下GIS设备内部发生电晕放电的原因主要是因为制作工艺上的缺陷，因此必须引起供电企业的高度重视。

2 检测技术

2.1 超声波法

超声波法通过对GIS腔体外壁安装超声波传感器检测局部放电产生的超声波信号。超声波传感器与电力设备的电气回路无任何联系，抗电磁干扰能力较强但容易受到机械干扰。相比特高频法，超声波法的测量位置不受盆子限制，测量方案灵活多变。但超声波法存在以下问题：信号的有效范围较小，现场经验表明每隔0.5m～1m需要布置一个测量点;操作不便，外置式超声传感器需要通过粘结剂贴在壳体表面。

超声波法对局部放电源定位的方法分幅值法和时差法两种。幅值法是根据超声波信号的衰减特性，利用其峰值或有效值的大小定位，一般离信号源越近，信号越大。但由于波的扩散、反射和热传导均可造成衰减，且超声波在不同媒介中传播的衰减强弱不同，该方法只可实现初步定位。时差法是根据传感器的空间坐标和超声传感器到达传感器的时差，通过联立球面方程或双曲面方程计算空间坐标。

2.2 声电联合检测法

声电联合检测法同时对局部放电源产生的超声信号和特高频信号进行检测。如表1所示，利用两者互补的特性，使其相比于单一超声法和特高频法有更强的抗干扰能力，并能提高定位精度。该

方法首先利用特高频法有效测量范围大的特点，高效率的对GIS间隔整体状况进行巡检。对存在疑似信号的区域再采用特高频法和超声法联合进行定位分析。根据GIS的同轴结构，利用了平分面法确定放电点所在平面。由于电磁波信号的传播速度远远快于超声信号的速度，以特高频信号作为基准，超声信号对基准的延迟时间乘以超声信号在介质中的传播速度即为超声传感器与放电点间的直线距离。以此实现了放电点的准确定位。

2.3 超高频法

超高频法通过检测放电产生的电磁波来诊断设备绝缘缺陷，其选取的频带主要分布在300MHz～3GHz。GIS为同轴腔体结构，其固有频率主要分布在300MHz～500MHz，小于其固有频率的电磁波在传播时会明显衰减，大于其固有频率的电磁波则衰减较少，因此采用超高频法检测GIS内局部放电具有较高的灵敏度。

2.4 红外热像检测技术

任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。电力设备故障发热时也会发射红外线，并形成热像。红外热像检测技术是通过吸收这种红外辐射能量，测出电力设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热。

结束语

GIS设备状态监测需要结合多种带电检测技术来完成，比如在对GIS设备运行问题进行检测的时候可以采用超声波以及超高频局放检测技术，这两中检测技术具有较高的互补适用性，因此结合数据分析与综合带电检测技术的应用可以得到更为准确并科学的检测结果。新形势下还要继续GIS设备状态监测中研究带电检测技术的应用，以便提高GIS设备运行的安全、可靠与稳定。

[1] 陈敏，陈隽，刘常颖，等.GIS超声波、超高频局部放电检测方法适用性研究与现场应用[J].高压电器，2015，51(8)：186-191.

[2]孙曙光，陆俭国，俞慧忠，等.基于超高频法的典型GIS局部放电检测[J].高压电器，2012，48(4)：7-12.