特高频检测技术在GIS 中的实际应用

朱光 翟晨宇

摘要：本文依据现有GIS设备局部放电带电检测技术方法，针对性的论述特高频检测技术在GIS局放检测中的应用。从特高频检测技术在GIS带电测试中的检测基本原理出发，结合不同局部放电缺陷类型在GIS设备中产生脉冲特征量的不同，分析并判断GIS内部发生放电时可能局部放电缺陷类型。此外，结合时差定位法，对GIS设备中产生的局部放电源进行准确定位，为精确检修提供可靠的保证。

关键词：GIS;局部放电;特高频;故障诊断

1、特高频检测技术

特高频法检测技术主要是通过检测电力设备内部发生局部放电时的电流脉冲激励的频率高达数吉赫兹的电磁波信号来实现局部放电检测。特高频检测法因其检测频段高（通常为300-3000MHz），抗干扰能力强、检测灵敏度高等优点，广泛应用于GIS设备的局部放电类型的检测、定位和故障类型识别。

2放电缺陷类型识别与诊断

（1）绝缘内部空穴或沿面放电缺陷

该类缺陷主要由设备绝缘内部存在空穴、裂纹、绝缘表面污秽等引起的设备内部非贯穿性放电现象，该类缺陷与工频电场具有明显的相关性，是引起设备绝缘击穿的主要威胁。该类放电具有放电次数少、周期重复性底，放点幅值比较分散，但放电相位较稳定，放電时间间隔不稳定，无明显极性效应。

（2）悬浮电位放电缺陷

悬浮电位放电是指设备内部某一金属部件与导体（或接地体）失去电位连接，存在一较小间隙，从而产生的接触不良放电。通常在产生悬浮电位放电时，悬浮部件往往伴随着振动，因此也可分为可变间隙的悬浮放电和固定间隙的悬浮放电。该类放电具有放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致，当悬浮金属体不对称时，正负半波检测信号有极性差异。

（3）电晕放电缺陷

该类缺陷主要由设备内部导体毛刺、外壳毛刺等引起，是气体中极不均匀电场所特有的一种放电现象。该类缺陷较小时，往往会被逐渐烧蚀，对设备的危害较小，但在过电压作用下仍就会存在设备击穿隐患，应根据信号幅值大小予以关注。该类放电具有放电次数少，放点幅值分散性小，时间间隔均匀，放电的极性效应非常明显。

（4）自由金属微粒放电缺陷

该类缺陷主要由设备安装过程或开关动作过程产生的金属碎屑引起，随着内部电场的周期性变化，该类金属微粒表现为随机性移动或跳动现象，当微粒在高压导体与低压外壳之间跳动幅值加大时，则存在设备击穿危险。该类放电具有放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，极性效应不应明显，在整个工频周期相位均有放电信号分布。

综上所述，基于不同放电类型产生不同的放电脉冲特征，应结合对应的典型放电特征图谱（常用为PRPD、PRPS）进行判定，从而诊断出正确的放电类型。

3特高频检测技术在GIS中的实际应用

3.1现场检测

基于特高频检测技术原理，2018年9月，检测人员对某1000kV特高压站1000kV GIS T0432C相刀闸检测出异常信号。PD74i在1000kV GIS T0432C相刀闸处检测出典型的局放信号，信号幅值最大为-30.4dbm，为典型的绝缘异常信号。局放信号特征符合绝缘缺陷特征。T0432 C相刀闸内置传感器具体检测图谱如图a所示，T0332C相刀闸内置传感器具体检测图谱如图b所示。

现场检测人员使用PD71局放诊断与定位仪对T0432 C相刀闸和T0332 C相刀闸内置特高频传感器进行时差定位，CH1通道连接T0432C相刀闸处内置特高频传感器，CH2通道连接T0332 C相刀闸内置特高频传感器。

3.2放电源定位

利用PD71特高频进行时差定位，对放电源位置进行定位，CH1通道连接T0432C相刀闸处内置特高频传感器，CH2通道连接T0332 C相刀闸内置特高频传感器，两传感器距离9.95米，自动定位结果显示放电源位于距CH1通道传感器3.2米附近，如图c所示。

根据差定位结果，结合对GIS T0432 C相刀闸结构分析，判断该绝缘缺陷位于T0432 C相刀闸盆式绝缘子或者T0432 C相刀闸支撑绝缘筒上。

3.3缺陷处理

2018年10月23日，监督T0432隔离开关C相气室局放的重症监护系统投入运行，随即监测到-52dBm左右的放电信号。10月23日至12月1日，放电幅值一直在-52～-42dBm上下浮动，趋势未见明显增长。

2019年4月份对T0432刀闸解体，在低位盆子处（与盆子连接侧）导体下方外表面处发现了一片黑色痕迹并在导向环对应位置发现了一处缺口，如图d所示。

导向环上的缺口可能导致了缺口附近的电场发生畸变，从而在运行中对其包裹部位的导体进行放电，局部放电量较小，仅将对侧金属部位烧黑，而导向环侧并未观察到放电痕迹。因导体上的疑似放电点位置正好处于导向环的边缘，因此在温度降低时因热胀冷缩的原因，导体与导向环之间的相对位置发生变化，电场强度及局部放电情况随之变化，这与现场测得的局放强度随着温度变化的试验结果相吻合。

3、总结

本文介绍了现有常用GIS设备局部放电带电检测的方法，详细介绍了特高频检测技术在GIS局部放电带电检测中的应用，分析了不同类型局放具有的信号特征，以利于不同类型局放缺陷的识别。结合现场实际检测应用，对检测结果进行进一步分析，得出被测GIS设备某气室中存在着疑似悬浮电位放电。特高频检测技术在GIS设备局放中的应用，具有快速、准确、可靠性高等优点，逐步占据了GIS局放带电检测的主导地位，对提高GIS设备可靠运行具有现实而重要的意义。

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