全封闭组合电器GIS局部放电在线检测技术的应用

宁灯亮 朱述园

摘要：GIS设备作为一种气体绝缘金属封闭开关的设备，由于结构较为紧密且占地面积小的特点，非常受人欢迎，加之此设备如出现异常，能及时将其危险排除、解决，进而实施修理，可实现提升GIS设备运用效率，保证变电站正常、平稳的运行的目的。基于此，文章首先分析了GIS的局部放电的检测方法，而后分析了GIS局部放电在线检测系统的实际运用，旨在为工作人员提供参考。

关键词：GIS;局部放电;在线监测

前言

气体绝缘组合电器（GAS Insulated Switchgear.简称GIS）是一种结构紧密、性能比较好的高压电力设备。在电力系统中使用越来越多，而GIS内部绝缘的构造首要是SF6气体绝缘，在生产时出现毛刺或者安装运送过程中出现部件不牢固或者接触不良导致的电极电位浮动和运行中绝缘老化等缺陷，这些缺陷可能会产生GIS内部的电场发生畸变，进而使局部电场增加，产生局部放电（Partial discharge ，简称PD）。而局部放电对绝缘的损害作用是一个慢慢发展的过程，并且从局部开始，受到不同因素的影响，对运行中GIS设备是一种潜在的危险。由于电力系统中保护举措逐渐完善，各种过电压对设备绝缘的损害作用比较小。

1 GIS超声波局部放电检测技术的运用原理

GIS超声波局部放电检测技术是依据在局部放电的绝缘裂化原理，在系统故障的最开始的时候进行判断。技术人员利用GIS超声波局部放电检测技术，可以经过超声波的穿透作用，对设备实行抗干扰，将外面环境的扰乱约束在最低的范围内。伴随着电力系统的一直开展，智慧城市和智慧电网以及电子系统中电子远见工作的技术水平的逐步提高，导致GIS超声波局部放电检测技术的进展，使技术上的可能性实现。使用GIS超声波局部放电检测技术，对电力系统的设备开始检测，最大的优点是在使设备供应电力的情况下，对设备的问题进行检修，这种方式可以确保用户在使用电的时候的稳定性，降低电力检修系统对于用户使用电的影响。在这种供应电力的情况下，检验维修设备也可以使电子传感器更加灵活的接收信号，并且在接收速度上、成本上等方面都有优势。同时，GIS超声波局部放电检测也具有占地面积小，安装过程简单和检测时间短等优势。

2 GIS设备局部产生放电的原因

GIS 设备绝缘中在比较强的电场中会出现一定范围内的放电，而细微的局部放电情景对与绝缘介质产生一定的作用。如果情形特别严重的话，会给绝缘造成一定的破坏，因此，使设备产生问题，进而，使经济产生一些损失。而GIS的内部设备出现了绝缘故障或者有了重要的表现是因为GIS出现了局部放电现象。假如出现局部放电现象，会造成SF6气体出现分解现象，进而使气场改变形状，導致绝缘材料有严重的伤害。因此，导致GIS局部放电现象主要有以下几种：其一是在进行生产或者安装的过程中，需要在桶内对金属自有的颗粒进行预留;其二是对于部分金属零部件出现松动的现象，一般会产生电位导体的现象;其三假如绝缘表面有一定的瑕疵，例如本身的质量问题或者有气泡出现，都会出现击穿现象，进而导致产生导电的现象;其四是如果接触头出现了接触不良的问题，就会产生短弧，然后在产生长弧，进而，形成击穿放电的情形;其五是如果设备中出现其它物件时或者有漂浮物，同样，也会导致GIS局部放电的情况。

3局部放电检测的方法

局部产生放电量的大小并不能表明设备产生了故障危险的程度，但是，局部为什么会产生放电的原因一定要清楚，这样才能无误的评估局部放电对设备的影响。因此，GIS局部放电在线检测方法有非电测法和电测法两大方法。

3.1非电测法

3.1.1光学检测法

运用光学检测法来检测局部放电形成的光是特别有效果的。但是，对于GIS中很多不知道的放电源，光学法的灵活度就会受到很大的影响。由于光学检测法需要把传感器放进GIS设备里面，因此，对于在线检测局部放电不是很适合。

3.1.2化学检测法

通过检测SF6气体被穿透分解之后的生成物间接检测局部放电的情况，一般运用的是SOF2和SO2F2两种气体，这样检测时能够不受电气的干扰，但是从GIS气室内产生局部放电到电分析气体检测出来的问题，用的时间太长了，因此，限制了光学检测法在局部放电的使用

3.1.3声学检测法

可以在GIS外部运用加速度或者声发射传感器，检测GIS中局部放电激发的声音信号，但是局部放电引起的声音信号是通过气体和绝缘子时衰退的特别厉害，因此，对声学检测法的运用进行了限制。

3.2电气检测法

3.2.1常规的电测法

常规电测法又叫脉冲电流法，是可以通过调整传感器和GIS等值电容的比值，来获取最好的灵敏度，并且可以对测量系统进行标度，但是很容易受到外部电磁的扰乱，没有办法对局部放电源进行定位，因此，常规电测法不能运用于GIS局部放电的在线检测。

3.2.2超高频法

超高频法是通过安装在GIS中的传感器，来检测局部放电电磁波的频谱部分。GIS的局部放电普遍发生在有高压的SF6气体很小的间隙内，而且局部放电时间特别短，很快地衰退消亡。局部放电脉冲的上升前沿包括1GHz的电磁波，这是由于GIS气室的共振作用，产生不同种模式的超高频法的谐振电磁波。然而GIS气室就像一个低损耗的微波共振腔，进而，使局部放电信号的震荡波可以在气室内的时间可以延长，让安置在GIS上的内置/外置的耦合器有较多的时间来捕捉信号。

4 GIS局部放电在线检测系统的实际运用

在GIS局部放电在线检测系统的实际运用时，可以通过计算机软件进行分析可以得到不正常的局部放电的信号，需要依据脉冲的放电类别对型号进行判定，进而确认局部放电是否有问题。首先要对比现场测得局部放电的波形图和数据库的典型图谱，来判断出现故障的类型。当正半周的放电范围比负半周高和放电脉冲比较紧密，很难区分时，一般是金属尖刺类型的问题;当波形的放电量没有变化和放电次数随着电压的增加而增加时，一般是单点接触不良或者多点接触不良的问题;当伴随着电压的升高，波形幅值变大并且呈现形状不均匀的形态，一般是腔体上有金属颗粒。在对信号的类型和强度判断之后，需要通过对问题进行定位并祛除。

5结束语

综上所述，作为城市电网的主要组成部分，GIS设备的检测技术，对于确保供应电的稳定性具有重要的意义。然而运用超高频或者超声波法的在线检测技术，依靠不用停电和简单操作的特点，为GIS设备的保护工作带来了很大的方便。但是，运用在线检测技术对GIS局部放电缺点检测时，所有的判断都要根据实际的现场测试的数据和较为丰富的经验来支持。

参考文献：

[1]李巍.GIS全封闭组合电器在线运行故障检测[J].轻金属，2019（07）：74-78.

（作者单位：新东北电气集团高压开关有限公司沈阳分公司）