GIS套管放电性缺陷带电检测分析

黄福勇，孙利朋，徐 波，段肖力，吴水锋

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

GIS套管放电性缺陷带电检测分析

黄福勇，孙利朋，徐 波，段肖力，吴水锋

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

本文介绍了GIS套管常见的放电性缺陷，以及带电检测方法和原理，分析了放电性缺陷产生的原因。结合一起GIS套管外部放电性缺陷，利用红外测温、超声波法和特高频法进行了综合诊断，并对缺陷部位、缺陷原因和治理措施进行了分析。

GIS；套管；放电性缺陷；带电检测

目前，绝大部分GIS套管采用胶浸纸绝缘结构〔1〕，没有末屏引出，套管内部充有一定压力的SF6气体，套管内部芯体通过导电杆与GIS罐体联通。采用这种结构形式的套管后，难以与GIS本体断开，常规停电试验时，无法单独对套管进行例行试验，往往无法发现缺陷。

近年来，随着带电检测技术的不断成熟，电网公司大力推广电力设备的带电检测工作。其中，红外测温、超声波法〔2，5〕、特高频法〔3-4〕、SF6气体成分分析等方法均可用于GIS套管带电检测，采用这些带电检测方法，可以及时有效地发现GIS套管放电性缺陷。

1 常见的放电性缺陷和带电检测方法

GIS套管常见的放电性缺陷主要有:1)外绝缘沿面放电，其主要原因是外绝缘污秽、爬电距离偏小、套管承受过电压等；2)套管导电杆接头处接触不良引起悬浮放电；3)套管电容屏存在绝缘缺陷，出现内部气泡放电、环氧树脂开裂放电、电容屏外部爬电等；4)套管内部均压屏蔽装置松动，造成悬浮放电；5)套管绝缘外套端部密封不良出现放电。在常规试验项目中往往难以发现这些缺陷，对GIS套管的安全运行构成了威胁，如果通过带电检测及时发现并处理隐患，将极大地提高其运行可靠性。

红外测温、超声波法、特高频法、SF6气体成分分析等方法均可用于GIS套管带电检测。红外测温可发现套管外表面放电、内部绝缘放电等引起的电压致热性缺陷以及内部或外部接触不良导致的电流致热型缺陷；超声波法的传感器分为接触式和非接触式，接触式传感器可放置在GIS套管底部的金属部分，用于检测套管内部的放电信号，但由于超声信号衰减速度较快，因此，仅能检测到距离放电点较近的信号，非接触式传感器主要用于检测套管外部的放电信号，如较强的电晕放电、沿面放电等，也可检测到部分强烈的内部放电信号；特高频法主要用于检测套管内部的放电信号，检测的灵敏度较高，但同时容易受到外界干扰的影响；SF6气体成分分析主要用于分析套管内部放电后产生的特征性气体，如SO2，H2S等，由于GIS套管气室内一般有吸附剂，放电特征性气体只有在严重放电情况下才可以检测到。

2 放电性缺陷带电检测实例

2.1 放电性缺陷概况

2015年4月15日对某220 kV变电站进行红外测温时，发现110 kV 502间隔出线C相套管底座法兰密封处发热，温度66.5℃，与正常相温差达48.5 K(环境参照体温度15.5℃，正常相温度18℃)。4月16日采用超声波和特高频法对502间隔C相套管底座法兰密封处进行了综合诊断分析，均检测到明显放电特征信号。

2.2 缺陷检测情况

110 kV 502间隔出线套管红外测温图谱如图1所示。

图1 502间隔C相出线套管红外成像图谱

为了诊断发热缺陷是否由放电引起，采用了超声法和特高频法对发热处进行了综合检测，超声法和特高频法均检测到了异常信号。超声波采用非接触式传感器，将传感器探头对准C相套管发热处，检测到的信号如表1和图2所示。

表1 超声信号幅值mV

图2 C相套管底座法兰密封处超声法检测图谱

为了排除空气中其他地方放电造成的干扰，改变超声传感器方向，对各个方向进行检测，当朝向C相套管出线接线板处时，也检测到明显放电信号，但是与底座法兰密封处检测到的超声局放图谱不同，如图3所示。

为进一步分析放电性质，采用特高频法对C相套管发热处进行了局放检测。将特高频传感器对准C相套管发热处，检测到的特高频放电图谱如图4所示。由于现场难以采取良好的屏蔽措施，不能完全排除其他放电源对特高频信号的干扰。

图3 C相套管出线接线板处超声局放检测图谱

图4 C相套管底座法兰密封处特高频局放图谱

2.3 缺陷分析

根据技术标准DLT664—2008和红外成像检测结果分析，502间隔出线C相套管存在电压致热型发热缺陷，缺陷性质为严重缺陷。

根据C相套管底座法兰密封处超声图谱，放电信号在幅值模式下同时有50 Hz和100 Hz相关性，在相位模式和时域波形模式下一个工频周期内有两簇放电信号；根据C相套管出线接线板处超声图谱，放电在幅值模式下只有50 Hz相关性，在相位模式和时域波形模式下，一个工频周期内也仅有一簇放电信号。综合上述分析，C相套管底部法兰密封处和出线接线板处的放电信号特征是不相同的，因此，可以排除外部干扰信号的影响。

根据特高频放电图谱，放电信号满足较为典型的外部气隙放电特征。此外，在C相套管可见光图片上，其底部法兰密封处呈黑色，而正常相为灰白色，应为长期放电引起的。

综合上述信息分析，此次红外测温发现的发热缺陷是由于C相套管底座法兰密封胶涂抹工艺存在不足，在长期大气环境和电压作用下，密封胶老化产生细小裂缝，套管根部为场强最集中区域，裂缝形成的气隙在电压作用下产生局部放电，而长期的局部放电使得密封处产生发热，导致发热缺陷。

3 结论及建议

1)红外测温、超声波法和特高频法均可用于检测GIS套管放电性缺陷，且结合典型放电图谱特征，可以根据超声波法和特高频法对放电进行定性分析；

2)502间隔出线C相套管存在电压致热型发热缺陷，缺陷性质为严重缺陷，建议对套管底法兰密封处重新涂抹带导电性能密封胶，处理完后再次进行带电检测。

〔1〕何计谋，蒲路，祝嘉喜.126 kV复合套管SF6电流互感器绝缘结构设计〔J〕.高压电器，2006，42(1):42-43.

〔2〕钱勇，黄成军，江秀臣，等.GIS中局部放电在线监测现状及发展.高压电器，2004，40(6):453-456.

〔3〕钱勇，黄成军，江秀臣，等.基于超高频法的GIS局部放电在线监测研究现状及展望〔J〕.电网技术.2005，29(1):40-43.

〔4〕刘卫东，钱家骊，黄瑜珑.GIS局部放电特高频(UHF)在线检测定位装置〔J〕.华通技术.2001(2):18-21.

〔5〕孙利朋，毛柳明，刘光文，等.SF6绝缘电流互感器放电性缺陷带电检测方法的分析〔J〕.高压电器.2011，47(12): 76-79.

Analysis of on-line detection of GIS bushing discharge fault

HUANG Fuyong，SUN Lipeng，XU Bo，DUAN Xiaoli，WU Shuifeng
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

This paper introduces the common discharge defects of gas insulated switchgear(GIS)bushing，on-line detection methods and principles，and analyzes the causes of discharge defects.According to a GIS bushing external discharge defect，this paper uses comprehensive diagnosis of infrared，ultrasonic and ultra high frequency(UHF)，and analyzes defective parts，the causes of defects and preventive methods.

gas insulated switchgear(GIS)；bushing；discharge defect；on-line detection

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0069-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.018

2015-12-29 改回日期:2016-02-24