宁夏电网GIS带电检测现状及典型案例分析

周秀,刘威峰,田天,田禄,魏莹,陈磊,李奇超

(国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 750011)

近年来，宁夏电网110 kV及以上新建变压站都是以GIS设备结构为主，即使GIS设备具有诸多优点，但GIS设备的故障仍时有发生，因而GIS设备的例行及诊断性带电检测工作必不可少，且通过带电检测发现GIS设备缺陷是当下最主要也是最行之有效的方法。

1 宁夏电网GIS设备带电检测概况

据不完全统计，近5年带电检测诊断技术主动发现宁夏电网110 kV及以上GIS设备故障或缺陷共18起，具体情况如表1所示。

表1 宁夏电网GIS带电检测发现缺陷/故障统计

1.1 GIS漏气缺陷

(1)2015年6月22日，对某330 kV变电站330 kV GIS设备进行SF6气体红外成像检漏时，发现该站某I号出线的33566隔离开关A相顶盖紧固螺栓及气室连接缝隙处有SF6气体泄漏现象，如图1所示。该气室压力为0.49 MPa，其额定压力应为0.50 MPa。后续停电检查发现顶部密封盖装配工艺不良，导致密封不严，造成SF6气体从顶盖各紧固螺栓及罐体缝隙处泄露[1-2]。

图1 内置传感器红外检漏

(2)2018年9月6日，某220 kV变电站GIS设备例行巡视时，发现60216断路器B相SF6气体压力降至0.58 MPa，立即对该气室进行补气及检漏工作，通过红外检漏仪检测发现该气室的密度继电器三通阀与本体连接面处有明显的漏气现象，如图2、图3所示。根据停电后的解体检查结果分析，主要原因为设备制造工艺不良，导致密封面焊接倾斜，密封圈未能压紧造成漏气；次要原因为设备安装调试阶段未及时发现设备固有缺陷(仅投运1年)，投运前检漏试验未及时发现该缺陷[3-4]。

图2 60216断路器气室红外检漏成像

图3 60216断路器气室漏气位置

1.2 自由颗粒放电缺陷

2017年11月28日，对检修后的某330 kV变电站126 kV GIS IV母和III母开展投运前交流耐压试验。在126 kV GIS IV母A相耐压试验时，发现有异常的超声局放信号，超声图谱表征为126 kV GIS IV母存在自由颗粒放电缺陷。经现场解体确认GIS母线罐体底部存在杂质及颗粒，异常超声波信号如图4所示，GIS内部的杂质及颗粒如图5所示。经分析，该杂质及颗粒为GIS安装过程中未严格按照工艺流程操作，造成金属颗粒等异物未被及时发现清除，滞留在GIS底部[5-6]。

图4 超声波局放脉冲图谱

图5 现场解体的金属碎屑

1.3 悬浮放电缺陷

2018年6月22日，某330 kV变电站110 kV GIS进行红外成像检测时，发现114出线间隔的C相出线套管气室异常发热，并结合红外成像分析判断114间隔出线套管的导电杆的插接件存在接触不实现象，如图6及表2所示。停电解体检查发现GIS导杆连接部位的组部件存在接触不良现象，应为GIS设备安装时工艺管控不到位造成的[7]。

表2 114间隔出线套管回路电阻测试

图6 114出线间隔红外成像

2 联合检测技术在GIS设备悬浮放电缺陷中的应用

宁夏电网GIS带电检测过程中，尽管由悬浮放电缺陷引起的占比最低，但其对GIS设备危害却很大，因而，在GIS设备的例行及诊断带电试验过程中，应重视悬浮放电缺陷诊断工作。在此，介绍了一起联合检测技术在GIS设备悬浮放电缺陷中应用的典型案例。

2.1 缺陷概述

2018年12月3日，某110 kV变电站GIS设备开展带电检测工作，在1111和1112间隔的电压互感器隔离开关处发现异常局放信号，并运用X射线成像检测技术确定缺陷部位，分析判断1111间隔电压互感器隔离开关内部绝缘拐臂处存在局部放电缺陷[8]。

2.2 联合检测情况

(1)特高频局放检测。在110 kV GIS的1111间隔电压互感器隔离开关气室临近的接地开关绝缘子处检测到异常特高频信号，PRPD和PRPS图表征为悬浮放电信号[9-10]，如图7所示。

图7 特高频局部放电图谱

(2)超声波局放检测。在110 kV 1111间隔电压互感器隔离开关气室处检测到较大的超声波局部放电信号，超声波信号的相位图谱表征为悬浮放电信号，如图8所示。

图8 超声波局部放电相位图谱

(3)X射线检测。对超声波及特高频局放疑似信号部位开展X射线成像检测，发现1111隔离开关内部绝缘拐臂连接轴销位于滑孔的右部，且动触头插入深度不够，存在合闸不到位现象。成像结果如图9、图10所示。

图9 隔离开关绝缘拐臂X射线成像

图10 隔离开关动静触头X射线成像

2.3 解体检查情况

为防止缺陷进一步发展，威胁GIS设备安全运行，1月8日，对该隔离开关进行解体检查，检查结果如图11所示。绝缘拐臂与传动杆连接部位存在腐蚀痕迹、动静触头存在接触不到位情况，与超声、特高频局放及X射线检测结果一致。

图11 隔离开关拐臂轴

2.4 小 结

超声波和特高频局部放电检测技术是GIS设备带电检测最常见的也是最行之有效的方法，但GIS设备的部分组、部件内部结构较复杂，应充分结合X射线成像检测技术及设备内部结构图综合判断GIS设备异常状况，便于精准分析GIS设备缺陷。

3 结 论

(1) 关口前移，严控设备安装质量。部分GIS设备的悬浮放电缺陷是由于安装质量把控不严及验收不到位造成的。一方面对安装人员建立可追溯的考核制度，将安装工艺细化和标准化，重点对罐体内部清理、导体对接紧固、伸缩节安装等关键工艺做到痕迹管理，严肃追究安装责任；另一方面应加大验收人员的痕迹管理和责任追溯机制，确保安装过程中各环节及关键点拍照、存档、签名、归类，形成痕迹管控和终生责任追溯。

(2)持续提升GIS设备状态综合诊断水平。积极主动应用技术先进且成熟度高的仪器，并探索先进的试验手段，对于不同的缺陷，有针对性地采用检测手段，不断地总结经验并推广。

(3)做好全过程质量管控。应建立高效快捷的闭环反馈及质量管控模式，对提升设备的设计、制造、安装、调试、运检等各环节GIS全过程质量管控意义重大。尤其对设备安装完成后、投运前应严格按照检修标准开展全面“首检式验收”，利用大型、精密仪器对GIS开展带电检测及激光探焊缝等全面“体检”工作。