基于多参量的气体绝缘组合电器带电检测诊断技术

周大洲，王兴照，吕俊涛，黄　锐，邢海文（国网山东省电力公司，济南　250000）

基于多参量的气体绝缘组合电器带电检测诊断技术

周大洲，王兴照，吕俊涛，黄锐，邢海文
（国网山东省电力公司，济南250000）

以某500 kV变电站出线间隔缺陷为典型案例，提出一种基于多参量的气体绝缘组合电器（GIS）带电检测诊断技术，利用超声波局放检测、特高频局放检测、SF6气体湿度分析和成分分析等多种技术手段，结合初测和复测的检测结果，实现GIS设备的带电检测和综合诊断，为GIS设备的状态检修提供可靠而有效的参考。

GIS；组合电器；带电检测；故障诊断

0　引言

气体绝缘组合电器 （Gas Insulated Switchgear，GIS）具有模块化设计、结构紧凑，运行可靠性高等优点，因此，被广泛地应用到变电站主接线中［1-3］。然而，GIS设备内部缺陷查找困难，排查过程复杂，而GIS设备的故障检修周期又长于传统开放式设备。因此，需要研究GIS设备的带电检测和诊断技术，提高GIS设备检修效率［4-6］。

1　典型气室缺陷情况

2015年2月12日，检修公司进行专项组合电器设备带电检测工作，发现某500 kV变电站出线5043开关A相1号母线侧断口位置有超声波局放信号，最大峰值9mV，并将该信号列为跟踪监测信号。2015年6月3日复检中，检测到该信号明显增长，峰值约20mV。且该信号可检测区域范围扩大，判断内部缺陷有增长趋势，并尽快停电处理。

该变电站出线5043间隔GIS制造厂家为河南平高东芝高压开关有限公司，产品型号GSR-500R2B，2009年生产，2009年年底投运。

2　初测分析

2.1GIS超声波局放检测

2月12日，采用超声波局放仪（挪威TRANSNOR公司超声波局放分析仪AIA-2）对500 kV出线5043开关A相进行局放测试，测试数据分别如图1～3所示。图1为出现异常信号时的测试位置，图2为检测前连续模式下背景信号的特征图谱，图3为连续模式下的缺陷特征图谱。

在500 kV出线5043开关A相1号母线侧 （图1中红色椭圆内部），发现明显超声波信号，信号幅值不稳定，较大时约为9mV（约为背景信号的12倍），较小时4mV，相位相关性不明显。采用北京兴泰PD208型超声波局部放电检测仪进行复测，同样能够检测到异常超声波信号，由此可判断该部位存在异常超声波信号。

图1　5043开关A相（1号母线侧断口位置）

图2　背景信号

图3　连续模式下检测信号

2.2GIS特高频局放检测

分别使用上海华乘T90及兴泰学成PD209局放检测仪，在开关两侧上部盆式绝缘子位置进行特高频检测，大约持续20min，如图4所示，均未发现特高频信号。

图4　UHF信号PRPS及PRPD图谱

由以上检测结果可知，500kV出线5043开关A相的超声波信号明显，但未发现特高频信号，可排除内部存在放电现象，初步判断其内部存在较轻的机械振动。

3　复测分析

3.1超声波局放检测

6月3日，对异常设备进行复测。如图5所示，使用AIA-2超声波局放检测仪对500 kV出线5043开关进行检测，整个开关本体都可检测到明显超声信号，最大信号位置出在断路器的1号母线侧断口处，在该部位整个圆周上信号幅值变化不大，由此可判断信号源处于罐体中心的位置，即断路器内部动静触头或与一次导电杆连接处。

图5　复检位置

如图6所示，在连续模式下，该部位信号最大峰值23mV，50Hz相关性及100Hz相关性不明显，如图7所示。在PRPD模式下，点分布无规律，符合自由颗粒的特点，但是通过区域法定为在中心导体附近，因此排除自由颗粒的可能，判断信号为机械振动。

图6　超声波连续模式下检测信号

图7　超声波PRPD模式下检测信号

3.2特高频局放检测

该断路器本体部位无盆式绝缘子及内置传感器，只能通过两侧TA上部盆式绝缘子检测。如图8所示，检测时，在仪器前置增益打开的情况下，在周围空气中及盆式绝缘子上均可检测到较为杂乱的信号，信号相位特征不明显，关闭前置增益后信号消失。由此判断开关内部没有放电现象。

图8　特高频监测信号

3.3SF6气体湿度和成分分析

采用SF6气体湿度测试仪 （河南日立信RA-601FD）、SF6气体成分分析仪 （河南日立信 RA-601FA）对出线5043开关A相进行分析，SF6气体湿度及成分分析检测结果如表1所示，气体湿度及成分分析未见异常。

表1　SF6气体湿度及成分表

3.4综合诊断

根据两次测试的特高频局放测试情况，并结合SF6气体湿度和成分分析来看，设备内部没有放电情况。

根据两次测试的超声波局放、特高频局放测试情况来看，设备内部存在机械振动现象，并且有增长的趋势，振动位置位于断路器内部动静触头或与一次导电杆连接处。这一机械振动信号可能是由连接部件松动造成的。长时间的振动可能会引起放电或带来其他影响造成事故，因此，建议加强巡视，缩短周期跟踪检测，并尽快安排停电处理。

4　结语

以典型500 kV出线间隔缺陷为例，提出一种基于多参量的GIS设备带电检测和诊断技术，结合超声波局放、特高频局放、SF6气体湿度分析和成分分析的初测和复测结果，实现GIS设备的缺陷定位和诊断，为GIS设备的状态评价和状态检修等提供了有效的参考。

［1］汤铭华.GIS组合电器典型故障分析及改进［D］.广州：华南理工大学，2013.

［2］王晶晶.SF6全封闭式组合电器分解产物诊断技术应用研究［D］.广州：华南理工大学，2013.

［3］胡红红，钟建灵，郑亚君.运行中SF6全封闭组合电器的故障检测［J］.中国电力，2010，43（12）：19-22.

［4］张宇娇，庄曰平，程炯.SF6气体绝缘全封闭组合电器故障分析［J］.高电压技术，2005，31（1）：89-90.

［5］王彩雄，唐志国，常文治，等.气体绝缘组合电器尖端放电发展过程的试验研究［J］.电网技术，2011，35（11）：157-162.

［6］齐波，李成榕，耿弼博，等.GIS设备绝缘子高压电极故障局部放电严重程度的诊断与评估［J］.高电压技术，2011，37（7）：1 719-1 726.

Live Detection and Diagnosis Technology for the Gas Insulated Sw itchgear Based on M ulti-parameters

ZHOU Dazhou，WANG Xingzhao，LV Juntao，HUANG R ui，XING Haiwen
（State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250000，China）

Taking an outlet interval fault of 500kV substation as an example，the live detection and diagnosis method is proposed based on multi-parameters，which can be used in gas insulated switchgear（GIS）.By using ultrasonic partial discharge（PD）detection，ultrahigh frequency（UHF）PD detection，SF6moisture analysis and component analysis，live detection and diagnosis of GISequipment are realized combining with results of preliminary survey and retest.Themethod can provide reliable and effective reference for GISstatusmaintenance.

GIS；insulated switchgear；live detection；fault diagnosis

TM595

A

1007－9904（2016）04－0015－03

2015-12-12

周大洲（1973），男，高级工程师，从事电力系统的生产及研究工作。