GIS设备特高频局部放电现场测试标准化作业

宁博功，何顺

（1. 国电宣威发电有限责任公司，云南 宣威 655410，2. 云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217）

0 前言

GIS设备在电力行业运用相当广泛，其空间占地小，维护简单等特点[1-5]受到发电和电网企业的欢迎，但同时由于其特殊的金属封闭气体绝缘结构，导致一旦GIS设备发生故障，检修工作极为耗时耗力[6-9]。

为了防范GIS故障的发生且不影响供电，目前设备运维方采用了多种多样的带电检测手段[10]，如红外检测[11]、SF6气体成分检测[12]、X射线检测[13]和带电局部放电检测[14]等。其中特高频局部放电测试作为非常有效的方法之一被广泛采用[16]。由于其受外界干扰影响大及非定量的检测方法，且无国家标准及相关行业规范等指导性文件，检测人员有效地进行带电局放检测具有一定难度，本文所述的规范检测流程对检测流程标准化和提高检测效率具有一定的帮助。

常规具有特高频检测功能的局部放电测试仪器种类较多，但使用方法大体相同，本文所述现场测试标准流程适用于主流大多数多功能局部放电测试仪，但个别仪器存在部分界面及少许功能的不同，本文不单独阐述。

1 测试现场勘察

接到GIS局部放电测试工作任务时，在有条件的情况下应前往变电站现场开展现场勘察工作，对作业现场的条件、环境及其他影响作业的危险点进行勘察。

收集被测试GIS设备相关信息：

1）基础信息：生产厂家、型号、出厂日期、投运日期等。收集被测试GIS设备的接线图、布置图和气隔图。

2）局放测试方式信息：了解被测试GIS设备是否安装有内置局放传感器；了解被测试GIS设备的盆式绝缘子是否具备外置局放传感器检测条件。

3）缺陷信息：了解被测试GIS设备历史上是否发生过缺陷、当前是否存在未处理缺陷、同型号或同批次设备是否有家族性或批次性缺陷。

4）GIS局部放电测试工作为在带电设备外壳上进行的工作，应当依据相关规程规范办理“厂站第二种工作票”。

5）召开班前会，明确安全措施实施情况、带电部位、注意事项、风险评估、危险点分析控制。

6）做好人员分工，应将工作任务和安全责任分配并落实到每个工作人员身上，对不同工作分别进行安全技术交底。

7）注意工作环境和天气影响等，特别是进入户内GIS设备室前应先通风15分钟后方可进入。

2 GIS特高频信号普测

2.1 特高频传感器校验

开始测试之前，在确定局放检测设备正常开机工作后，应对特高频传感器进行校验。可用手机等无线电发射设备对特高频传感器进行功能性校验。若使用的多功能局部放电测试仪带有特高频发生器，则应使用特高频发生器进行校验。

2.2 GIS特高频背景测试

进入GIS设备区后，首先将多功能局部放电测试仪设置为“外同步”，并在得到变电站工作人员许可且验电合格后将相位外同步发射器接入变电站内的220 V电源中。

在空气中进行特高频背景测试，判断周围空间信号是否会对GIS本体的测试造成影响。选择特高频PRPD/PRPS模式，增益选择：开，带宽选择：全通。观察特高频背景的测试情况：

1）空间中没有特高频信号，则继续进行GIS本体的测试。

2）如果有一定的特高频信号，但放在GIS盆式绝缘子等测点该信号变小不影响测试，则继续进行GIS本体的测试。如果在户内GIS室发现有背景特高频信号，可尝试将室内的照明、风机和空调等电气设施关闭，消除部分背景特高频信号。

3）如果特高频信号较大，影响所有GIS本体的测试，则需要采取措施，直到能够很好的排除外部干扰信号对GIS本体特高频测试的影响。干扰信号的排除手段主要有屏蔽带法、滤波器法、背景干扰识别法。

屏蔽带法：主要用于不带金属屏蔽的盆式绝缘子消除检测时的外部干扰。检测时，如果发现有异常信号，采用由金属丝制成的屏蔽带，将除传感器放置位置处的盆式绝缘子其他外露部位全部包扎起来，使得外部干扰信号无法直接进入传感器，从而实现抗干扰的效果。

滤波器法：利用滤波器抑制干扰。如较强的电晕信号，在300 MHz以上幅值仍很高，对现场检测造成很大影响，可采用下限截止频率为500 MHz的高通滤波器进行抑制；对于常见的手机通信干扰则可以采用900M Hz的窄带阻波器进行抑制；还可使用窄带法检测，如采用300～600 MHz避开高频干扰信号。需要注意的是，多数局部放电产生的电磁波信号主要集中在1 GHz以下，因此尽量避免使用1 GHz以上的高通滤波器抗干扰检测。若采用手持式局放检测仪进行巡检时，采用设备内置软件滤波模式可等效为滤波器法。

背景干扰识别法：对重复出现的干扰信号，可以根据信号的波形特征、频谱特征和工频相关性进行识别和消除。

2.3 GIS特高频测试点的选择

1）盆式绝缘子为环氧树脂无金属屏蔽

对于盆式绝缘子材料为环氧树脂无金属屏蔽，盆式绝缘子即为测试点，将传感器放置在盆式绝缘子上进行测试，测试时需要对所有盆式绝缘子进行测试。

2）盆式绝缘子为环氧树脂有金属屏蔽

对于盆式绝缘子材料为环氧树脂有金属屏蔽形式的，特高频信号无法穿透金属，特高频检测受到较大影响，则可选择其他代替部位，如：接地端子位置、观察窗、电缆出线端等特高频信号能够顺利传出的位置进行仔细的检测。同时，若环氧树脂有金属屏蔽带的盆式绝缘子为带浇注孔的形式，可进行以下测试选择：一，浇注孔封板为绝缘环氧树脂材料的，可将传感器放置在上面直接测试；二，浇注孔封板为金属材质的，需拆开浇注孔封板后进行测试（风险提示：注意多数厂家提出浇注孔封板不能自行拆开的，具体需拆卸前与厂家联系）。

2.4 GIS本体特高频测试

根据背景测试后的特高频设置，对所有GIS间隔进行特高频信号普测，测试点按照前面所述进行选择。

测试时在多功能局部放电测试仪特高频PRPD/PRPS模式下观察是否具有局放典型缺陷图谱特征，并做好记录。

3 GIS局部放电源定位（普测异常）

对于存在局放信号异常的GIS需进行局部放电源定位，最终判断信号来自于GIS内部的具体位置，或者来自于外部。

3.1 局放信号类型分析

在应用局放定位时需要对局放信号的类型进行判断，因此，需要保存多张10 ms、5 ms、2 ms、1 ms时基下的示波器波形图，以便于对局放类型进行判断。并对比分析图谱特征综合判断局放类型。

3.2 信号幅值定位法

当测试时发现明显局放信号时，可使用幅值定位法进行初步定位。将两个或者更多的特高频传感器放置在GIS本体上，观察示波器波形中的超声信号或者特高频信号幅值大小对应关系，以幅值较大的传感器位置为基准点，通过不断挪动其他传感器，观察挪动传感器的信号幅值变化趋势，幅值变大则局放信号源位于传感器挪动方向，幅值变小则局放信号源位于传感器挪动反方向，进多次多方向幅值比较最终可初步判断局放信号源的位置。

3.3 特高频时差精确定位

特高频时差定位依据局部放电产生的电磁波信号到达不同特高频传感器的时间不同，从而依据电磁波传播速度3×108m/s，计算出局部放电源的位置。

1）在疑似存在局放信号的气室两端盆式绝缘子（或其他可测到特高频信号的地方）各固定一个特高频传感器（红、黄色），并在附近空气中放置一个特高频传感器（绿色）。

2）利用示波器读取各传感器信号图谱，选取特征明显的一簇脉冲信号，并放大至纳秒级时域（如图1），可观察到红色传感器较黄色传感器先接收到局放信号，利用示波器测量红黄波形起始沿差值Δt，通过以下公式计算局部放电源的位置。

图1 示波器定位波形图

其中：x为局部放电源与红色传感器间距离；D为红黄色传感器间距离。

3）如有必要，重复步骤1和步骤2，传感器布置方向改为气室横向布置，可以更加精确确定局放电源位置。

4 结束语

针对工作票工作实施情况进行总结，主要指工作任务是否按计划完成，是否发现局放异常情况，以及下一步工作计划。同时对设备安全运行进行正确评估，特别要查找当天工作中的不安全因素并举一反三，制订相应的防范措施，避免同类错误在今后工作中发生。整理检测结果，编制报告。

随着社会科学技术水平日益发展，电力设备运维也向更为智能合理的方向进步。带电局放放电检测是一项非常有效的提前发现设备隐患的方法，有效且规范化的开展GIS设备特高频局部放电现场测试会有事半功倍的效果。笔者希望每一位电力设备运维人员都能熟练掌握GIS设备特高频局部放电现场测试方法，将更多的设备隐患控制在萌芽阶段，减少损失，提高供电安全可靠性。