一起GIS设备局部放电异常缺陷分析

（广东电网有限责任珠海供电局，广东珠海 519000）

0 引言

因GIS设备能有效节约空间，并处于封闭状态，其能保持绝佳的电气性能及良好适应不同的变电站环境，在变电站使用中越加广泛，随着GIS设备的广泛推广应用，GIS局放缺陷也日益增加，GIS局部放电将导致设备绝缘性能劣化，将会严重影响电网安全稳定运行。因此，运行维护中需加强对GIS设备开展带电测试，随时掌握设备的健康状态，确保电网供电可靠性。

1 传统GIS局放测试方法及GIS局放类型

GIS设备局放测试采用传统测试方法如内部电极法、外部电极法、脉冲电流法均存在一定的局限性和不足[1]，因此在实际测试工作中，通常选用特高频局放测试方法，大量的应用实践及测试结果表明，采用特高频方法来测试GIS局放具备较高效率的检测能力，可排除干扰，能有效检测现场GIS局放信号，并且测试过程中的抗干扰能力强，测试结果更加准确[2]。

变电站GIS设备中常见的局部放电类型包含4种：绝缘内部空穴或沿面放电缺陷、悬浮电极放电缺陷、电晕放电缺陷以及自由金属颗粒缺陷[3]。

2 应用实例

变电站GIS设备安装投运GIS局放在线监测系统，投运后GIS局放在线监测系统稳定运行，对GIS设备进行实时的GIS局放在线监测，可实时掌握一次主设备运行状态。

近期GIS局放在线系统传感器记录到某主变间隔持续性的局放信号并发出告警，起初幅值十分小，保持持续跟踪状态，近3个月，现场人员发现幅值随时间有增大趋势，由最初-65dB逐渐增大至-40dBm，且实时放电图谱有明显局放特征。

现场人员分别采用便携式局放检测定位仪和示波器对疑似间隔所有盆式绝缘子进行了局放测试和局放定位，将GIS局放在线监测和GIS局放现场测试结合一起，综合研判了一起GIS局放缺陷，并对此缺陷进行了分析和探讨。

2.1 现场采用便携式局放检测仪测试数据

首先现场人员通过便携式局放检测仪进行GIS局放测试，在不加放大器的情况下，测试局放信号，放电峰值大约在50%左右，约-42dBm。加放大器测试到的局部放电信号，放电峰值大约在98%左右。

现场测试信号图谱特征明显，符合GIS局放信号图谱特征，可以确定此间隔存在GIS局部放电。

2.2 采用时间比较法定位测试

在测试中，采用时间比较测量法来对疑似间隔进行有效缺陷定位。时间比较测量法是放置两个传感器在局放源两边的盆子上，通过高速示波器测量局放脉冲到达的时间差来确定局放源的具体位置。可以通过公式d=(D-0.3t)/2来计算从局部放电源到信号第一个到达的传感器之间的距离。现场人员本次采用示波器通过特高频传感器来进行定位测试结果，如图1所示，通过计算，定位结果显示局放信号也位于疑似间隔避雷器盆式绝缘子附近。

图1 特高频传感器示波器定位数据

2.3 测试结果

在采用便携式局放检测定位仪、示波器对疑似主变变高设备间隔所有盆式绝缘子进行了局放测试和局放定位，最终定位在疑似间隔避雷器盆式绝缘子附近。信号峰值（特高频信号）约为-40dBm，信号幅值较大，信号密度较大，为持续性信号，且实时放电图谱有明显局放特征，确认局放信号类型为绝缘件表面污秽或空穴缺陷。

2.4 后续跟踪

鉴于以上GIS局放在线监测及GIS现场测试结果，一致认为近期需对该信号进行重点关注，由于该信号为稳定连续性信号，这个缺陷可能会随时导致故障的出现，其风险会随着时间的推移而增加。经专业讨论，建议及时停电更换处理，防止缺陷进一步发展造成电力安全事件。

在后续解体工作中，现场人员开展对绝缘件进行出厂局放测试电压下的局放测量、对避雷器解体检查、对盆式绝缘子及避雷器进行详细检查、对盆式绝缘子及避雷器四根环氧绝缘杆探伤对盆式绝缘子进行耐压及局放检测试验，并根据检测结果，来确认绝缘件是否存在空穴或污秽缺陷，以对本次测试结果进行验证。

在日常运行维护工作中，现场人员也对该站的其他间隔加强关注，还同时在该站GIS局放在线监测装置的巡视过程中陆续发现几个间隔亦存在疑似局放信号，目前跟踪情况如下：某线路间隔存在疑似信号，但信号幅值微弱，其后现场带电测试无法判断缺陷类型及开展定位。3个月之后，经现场带电测试确认缺陷的存在，定位在该线路间隔GIS局放在线监测传感器安装绝缘子附近。目前信号在线系统监测到的信号仍然较弱且放电密度不大，局放信号类型为绝缘件表面污秽或空穴缺陷，与已确认主变变高间隔局放信号初期表象基本一致。

鉴于该站已有同类220kVGIS局放缺陷两起，且该站只有部分间隔装有GIS局放传感器可实现实时监测GIS局放信号，为此，建议近期对全站GIS设备开展局放测试，且现场测试周期缩短，对该站设备的运维管控等级提升，开展特巡特维工作，对于未安装GIS局放在线监测的间隔全部进行加装。此外，对于其他站点的与该站同一生产厂家的GIS设备也需加强关注，做好反措，避免家族性缺陷的发生。近期批量测试结果表明，仅该站存在此情况，其他站点无类似情况发生。

3 结语

结合现场运用情况和测试结果，GIS局放在线监测系统可实现实时掌控一次主设备的运行状况，其通过特高频法测量GIS局放信号，灵敏度高，可实现局放信号的精准定位，但GIS局放在线监测系统对传感器的要求高，且成本昂贵，导致安装GIS局放在线监测系统的站点及间隔有限，无法实现全覆盖。传统GIS局放现场测试虽然也是采用特高频法测量，但需现场人员下站逐个间隔进行测试，有的站点间隔众多，导致现场测试人员工作效率较低，另外通过超声波法测量，由于信号模式复杂，高频部分衰减快，现场操作人员需具有丰富的经验才可以测出结果，加上长期测试需要的传感器较多，现场应用十分受限。

综合考虑以上因素，在工程实际应用中，根据设备的重要度及运维等级，对重要站点及间隔安装GIS局放在线监测系统。在GIS局放信号分析测试中，将GIS局放在线监测系统和GIS局放现场测试有效结合在一起，对GIS局放在线监测系统提示存在疑似局放信号的间隔再同时有针对性地开展GIS局放现场测试，可确保局放测试的必要性及准确性，提高了现场人员的工作效率，更重要的是可对设备进行全面监测和设备状态诊断，进而实现了实时掌握一次主设备运行健康状态，能有效排除干扰信号，可准确测量GIS局放信号并确认局放信号位置及缺陷类型，尤其是对于早期缺陷，早期诊断、早期预报，有效杜绝缺陷的发展扩大，避免了绝缘故障的进一步恶化及电网设备事故事件的发生，并为设备的状态检修和维护提供有效的数据依据以减少检查和维修成本，将以往的“定期检修”转变为“状态检修”，有效提高了设备的利用率，延长了设备寿命。并有效提高了设备的安全性和可靠性，保障了电网安全稳定运行。