基于声电诊断技术的组合电器气室放电分析

何 杰，和文平，李 栋

（国网山西省电力公司长治供电公司，山西长治 046000）

基于声电诊断技术的组合电器气室放电分析

何 杰，和文平，李 栋

（国网山西省电力公司长治供电公司，山西长治 046000）

针对某组合电器变电站220 k V隔离开关气室内部放电现象，对其开展了SF6气体微水、成分、特高频局部放电等跟踪带电检测，结合检测数据进行定性分析，采用高频示波器和超声波局部放电等检测技术对放电部位进行了精确定位，利用局部放电在线监测系统进行辅助分析判断。经解体检查，发现放电原因为线路侧隔离开关气室C相动触头传动销与夹叉连接处接触不良产生的悬浮电位放电，放电类型、放电位置与前期带电检测定性、定位分析结果相吻合。经更换受损部件并恢复设备运行，跟踪进行特高频局部放电、气体成分等复诊检测，显示放电现象消失，缺陷成功处理。

气体绝缘组合电器设备；隔离开关；特高频局部放电；超声波局部放电；在线监测；悬浮电位；等电位

1 组合电器设备异常情况

2014年10月12日，检修人员在对220 kV某站专业化巡检中，听到220 kV 2085间隔C相有异常声响。及时组织状态检测人员对该间隔开展SF6气体微水、成分、特高频局部放电等全方位带电检测，利用听针确定存在异常声响的气室为2085-1隔离开关气室，并采用高频示波器和超声波局部放电等检测技术对放电部位进行精确定位诊断。该间隔设备2014年7月20日投产，设备型号为ZF6A-252-DS，运行时间72 d，投运后未进行过停电操作。

2 故障设备状态检测

2.1 带电检测

发现放电现象后，状态检测人员到现场对该间隔设备进行了跟踪带电测试，主要检测项目为气体成分检测、特高频局部放电检测、高频示波器检测、超声波局部放电定位检测[1]。

2.1.1 气体成分检测情况

2014年10月，对2085间隔各气室分别进行了4次气体成分检测，其他气室检测结果均正常，2085-1隔离开关气室检测结果如表1所示，检测结果显示气体中存在较高成分的SO2，并伴随有少量的H2S，含量未明显的突变或增长，初步判断该气室内发生局部放电导致了气体分解。

表1 2085-1隔离开关气室SF6气体检测

2.1.2 特高频局部放电检测

利用便携式特高频局部放电仪于10月13日对2085间隔各盆式绝缘子进行了特高频局部放电检测[2-3]，绝缘盆子检测顺序如图1所示，所测盆式绝缘子均发现局部放电特征明显的放电图谱[4]，特征图谱显示：A相3号、4号盆式绝缘子检测到幅值较大的局部放电信号，B、C相盆式绝缘子均能检测到特征相同的局部放电信号，由于距离较远，信号发生衰减，放电幅值有明显降低[5]，该放电信号疑似悬浮电位放电，放电位置应位于2085-1隔离开关气室。

图1 2085间隔C相盆式绝缘子检测顺序

2.1.3 高频示波器检测

利用特高频传感器，经过放大增益为30 dB的放大器，接入高频数字示波器检测气室内部的放电信号，在每个盆式绝缘子均检测到幅值不等的放电信号，各盆幅值如表2所示。

表2 各测点特高频检测信号幅值m V

由表2的高频信号幅值数据分析，检测到特高频信号幅值最大的点位于2085-1隔离开关C相气室4号盆式绝缘子。

2.1.4 超声波局部放电定位检测

令人不解的是，丁韪良及同时代的其他中外译者更倾向于选择意译词处理国际法著作中包含的大量近现代政法制度方面的概念，例如与当时英国官制相关的名词包括“管国帑大臣”“持玺大臣”“户部大臣”“兵部大臣”“内国务宰相”“外国务宰相”等。

利用超声波局部放电检测仪沿着2085-1隔离开关气室依照“上—中—下”的检测顺序进行检测，检测到超声信号最大部位的有效值为6 mV，周期峰值为15mV，位于2085-1隔离开关动触头连杆夹叉与传动销连接处。

2.2 局部放电在线监测数据分析

该站安装了气体绝缘组合电器设备GIS（Gas Insulated Switchgear)局部放电在线监测系统[6]，2085间隔装设高频传感器2个，分别安装在东、西母线隔离开关B相盆式绝缘子处。对后台梯度告警数据信息进行分析，显示初次放电发生在8月10日（投运后20 d），最后放电发生在11月5日停电处理前，期间共有337次梯度告警，11月6日恢复运行后，无放电告警信息，在线监测系统成功地监测并统计了GIS内部的放电信息。

2.3 检测结果综合分析

综合带电检测结果，判断放电点位于2085-1隔离开关动触头连杆夹叉与传动销连接处。与厂家技术人员进行沟通，认为放电原因可能为动触头夹叉弹簧短小，与传动销接触不良引起的悬浮放电。

3 故障设备处理情况

3.1 气室解体检查

11月5—6日，对2085-1隔离开关气室进行了停电吊盖解体检查，2085-1隔离开关结构示意图如图2所示。

图2 2085-1隔离开关传动部分示意图

检查发现动触头连杆的夹叉与传动销连接部位附着大量白色粉末，为放电产生的分解产物，将夹叉拆下后发现放电部位主要集中在下部，共有3处损伤，如图3所示。

图3 解体夹叉表面

第2处为接触弹簧处，与传动销的接触面存在约0.2mm深的不规则压痕，弹簧损坏，弹力丧失；

第3处为传动销上侧，夹叉与动触头连杆接触面磨损约长宽各5 cm的痕迹，磨痕深度约0.3mm。

传动销表面布满分解物，放电部位集中在右侧如图4所示，圆弧表面有约180°啃伤痕迹，这是由于传动销与夹叉接触过紧长期磨合导致的损伤。

图4 解体传动销表面

根据解体检查结果，隔离开关动触头夹叉与传动销、传动连杆接触部位均产生了不同程度的磨损。

3.2 故障部件更换

11月5日18时，对2085-1隔离开关气室进行检查和清洁，调整动触头连杆位置，更换了夹叉部件和传动销，更换完成后，按照抽真空、注气、分合传动、静置24 h、电气试验等流程进行处理，均未见异常，送电后，对其进行了跟踪检查，异响消除。

3.3 消缺后的跟踪试验

缺陷处理后，试验人员对2085-1隔离开关气室进行了SF6气体成分和特高频局部放电跟踪测试，检测结果显示：2085—1隔离开关气室未发现SO2和H2S分解物，如表3所示；特高频局部放电检测未发现放电信号，表明该间隔放电缺陷得到消除。

表3 2085-1隔离开关气室SF6气体检测

4 故障设备原因分析

正常情况下，夹叉与传动销垂直安装，弹簧顶端应与传动销可靠接触，使夹叉与动触头传动杆保持等电位，夹叉经传动销带动动触头连杆对隔离开关进行分合操作，如图5所示，经现场解体分析，2085-1隔离开关C相气室放电的主要原因分析如下。

图5 2085-1隔离开关夹叉与传动销配合示意图

4.1 弹簧受损分析

出厂装配工艺不良，根据传动销磨损情况，推断是由于连杆夹叉与传动销部件装配位置不正，夹叉安装较深，如图6所示，导致弹簧受到严重挤压，出现变形，弹力缺失，丧失了与传动销的可靠连接。

图6 夹叉与传动销配合正常和异常示意图

4.2 传动销和夹叉受损分析

根据夹插和传动销磨损情况推测，夹叉与传动销之间、夹插与动触头之间发生过强烈摩损，原因可能为动触头与静触头在分合闸时存在位置配合不当，使动触头轴向受力。隔离开关合闸操作时，由于装配部件配合不好，夹叉右侧受很大应力，与传动销产生磨损，夹叉表面与传动杆侧切面也产生了接触性摩擦。分闸操作时，夹叉与传动销回复到正常位置，夹叉受力较小，故传动销左侧没有明显的损伤痕迹。

4.3 放电原因分析

由于该设备运行时间不长，且投运后未进行操作，结合拆下来的弹簧部件变形情况，推断设备部件受损主要在制造阶段频繁拉合试验产生。在设备制造或安装过程中，因材料、制造工艺、安装工艺控制不严，致使机构零部件装配公差积累，造成动触头、静触头位置配合不当，致使夹叉和传动销及动触头连杆接触面产生了严重磨损，弹簧发生了不可恢复的形变，破坏了原来的等电位连接，出现了悬浮放电现象。

5 结束语

利用带电检测、在线监测等技术定性、定位处理220 kV某GIS变电站隔离开关气室放电缺陷，现场解体检修证明了前期通过状态检测进行的放电原因定性分析准确、放电位置定位检测精确，更换受损部件后缺陷消除。本案例对推进以带电检测为主的状态检修积累了经验，一是要结合专业化巡检，扎实做好设备带电检测，拓展应用高频示波器、超声波局部放电等检测技术，提高设备故障诊断水平。二是要积累带电检测数据，做好比对分析。对同类设备进行横向比对，对同一设备进行纵向比对，对检修设备进行前后比对，同时对不同仪器进行检测比对，为定性、定位分析提供数据支撑。三是加大GIS局部放电在线监测系统的推广应用，提高运检人员分析诊断能力，及时发现并处置GIS内部放电等异常。通过人工检测、在线监测、数据分析等多种手段，准确诊断设备运行工况，为检修策略制定提供准确依据。

[1]金佳敏，俞培祥，潘益伟，等.基于多种检测手段的GIS故障诊断实例分析 [J].浙江电力,2013（4）:21-23.

[2]李晓峰，刘振，庞先海，等.特高频局部放电检测技术在GIS设备上的典型应用 [J].高压电器,2013,49（7）:100-103.

[3]陈昱同，齐振忠，郭丽.超高频局部放电检测技术在GIS状态检修中的应用 [J].山西电力,2013（3）:31-33.

[4]杨立中，闫杰.SF6封闭式组合电器局部放电典型故障分析[J].山西电力,2013（4）:44-46.

[5]丁登伟，高文胜，刘卫东.GIS结构尺寸对局部放电特高频信号的影响 [J].电网技术,2013，37（10）:2850-2854.

[6]黄凤萍，刘开贵.超高频在线监测技术在GIS局部放电检测中的应用 [J].南方电网技术,2013，7（3）:76-80.

Analysis of GISGas Chamber Discharge Based on UHF and Ultrasonic Techniques

HE Jie，HEW enping，LIDong

(State Grid Changzhi Power Supply Com pany of SEPC,Changzhi,Shanxi 046000,China)

In view of internaldischarge in a GISsubstation 220 kV disconnector cabinet,SF6gasmoisture,composition,UHF partial discharge have been detected.The testdata have been qualitatively analyzed.The discharging parthasbeen positioned accurately by using the high frequency oscillograph and ultrasonic detection technique.Auxiliary analysis is done by using partial discharge onlinemonitoring system.Through disassemble analysis,it is found that the reason is floating potential discharge.The discharging type and location are consistentwith the preliminary analysis.The damaged partshavebeen replaced.Discharge phenomenon hasbeen eliminated through UHF partialdischarge.

GIS；isolation switch;UHF partial discharge;ultrasonic partial discharge;onlinemonitoring;floating potential;equal potential

TM592

B

1671-0320（2016）03-0026-04

2015-12-12，

2016-04-19

何 杰 (1983)，男，山西长治人，2009年毕业于天津理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，研究方向为电网运维检修技术;

和文平 (1977)，男，山西吕梁人，2006年毕业于东北电力大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，研究方向为电网运维检修技术;

李 栋 (1987)，女，山西长治人，2010年毕业于西安理工大学测控技术与仪器专业，助理工程师，研究方向为电网运维检修技术。