GIS设备局部放电故障多维度诊断方法研究

张跃峰 刘贤泽 何连辉 李 超 何光龙

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

目前，由于我国社会水平的不断提升，人们的生活品质也有了极大程度的改善。在人们的日常生活中，对于电力的需求越来越多，所以电力工业为了能够顺应时代的发展要求，为人们的日常生产生活提供便利，对电力系统的运行过程进行了相应的优化和完善，其中，最主要的是使用到了GIS设备（Gas Insulated Switchgear），该设备是全密封的组合式开关设备，其中主要以SF6气体为绝缘介质进行密封，由于GIS设备结构组成较紧密，与以往的敞开式设备相比能够起到良好的发电作用，不过，也由于GIS设备本身组成较复杂，导致一旦出现故障问题，工作人员无法及时检测出来，维修难度较高，所以为了能够避免由GIS设备出现故障问题影响整体的电力系统的运行质量，就需要通过先进的科学诊断技术对GIS设备局部放电设备运行过程中容易产生的故障问题进行检测，并根据发生故障的原因从源头上进行消除。

1 GIS局部放电的检测方法

1.1 传统检测方法

1）以往在GIS设备局部放电过程中，通常会利用光学方法监控GIS设备运行过程中的放电情况。不过，由于GIS设备是通过SF6气体为绝缘介质进行全密封的组合式开关设备，该气体容易对光学技术的监测过程产生影响，无法确保监测的全覆盖性，会忽略某些部位的故障问题。

2）传统检测方法中还包括利用化学方法对GIS设备中所应用到的气体组成进行化学分析，进而检测GIS的局部放电情况，不过由于GIS设备本身含有一些干燥剂、吸附剂等成分，导致对于化学方法的应用造成一定的影响，无法灵敏地探测到完整的放电状况［1］。

3）对于GIS设备中故障问题的检测方法，还可以通过一些机械仪器，通过振动感应的方式，对设备的放电情况进行检测，该仪器灵敏度较高，并且振动参数较为准确。

1.2 特高频检测法

为了实现GIS设备局部放电故障问题全覆盖的检测效果，就需要利用特高频检测方法，对电力设备的物理性质和化学性质进行改变，其中，主要是通过放电过程中所产生的高频率电磁波对全过程的设备运行状况进行故障排查工作。并且通过使用外置式高频传感器，对局部放电过程中所产生的电磁波穿过绝缘盆子等非金属零件时的局部放电故障问题进行检测，通过内置式传感器，对设备内部的电磁波信号进行检测。该方法的优点是不会受到外部信号的干扰。

对于特高频检测法在某一变电站220kV GIS设备的检测过程中，如果产生了局部放电故障问题，那么所检测到的部位除了相位较稳定以外，放电频率较低，幅值较分散，为了能够提高特高频检测法的准确性，需要相关专业的检验人员对整体的放电状况进行检测，确保其他部位的放电状况处于稳定状态，从而总结最终的故障情况并进行解决。检测人员在检测过程中会利用到相应的局部放电检测仪器，并且还需要对仪器进行调试工作，确保高频传感器在检测过程中发挥最大化的作用，并对放电频率进行准确记录，为最终的检验结果提供理论支持。另外，还可以通过定位装置，避免空气干扰影响，对设备运行内部的放电状况进行检测［2］。

1.3 脉冲电流法

在进行局部放电故障问题的检测过程中，还可以通过电压的变化对GIS设备中出现的故障问题进行准确的检测，其中运用到的最广泛的电压检测方法就是脉冲电流法，该方法主要是通过输入端将被测试样品的脉冲电流信号转变为脉冲电压信号，再将信号进行扩大处理，过滤掉无关的脉冲信号，对所需要检测的脉冲电压信号进行收集和处理，从而对整体的GIS设备局部放电故障问题进行有效检测。该方法能够针对性地对被检测的样品信息进行收集，作出定量的分析检测。不过，该方法的使用过程中存在有缺陷问题就是无法较稳定地对全过程的局部放电故障问题进行检查。并且还会受到噪声的影响，导致检测结果的准确性无法保证。

1.4 超声波检测法

在科学技术的进步过程中，人们对于超声波检测方法比较依赖，该方法的操作难度较高，需要专业的技术人员进行检测，才能够有效达到良好的检测效果，不过，利用超声波检测方法对GIS设备进行局部放电故障问题的检测效果与其他检测方法相比更加准确。国外某公司对于超声波检测方法进行了深入的研究，制作了一台绝缘分析仪器，能够达到良好的GIS设备故障判断效果［3］。

2 GIS设备局部放电故障多维度诊断方法的实际应用

现如今，我国社会正在不断进步，人们的生活品质也得到了有效的改善。为了能够提高GIS设备在电力系统的应用质量和应用效率，就需要利用科学合理的多维度故障诊断方法对GIS设备局部放电故障问题进行检测，避免影响电力系统的运行。

2.1 GIS设备运行前——负极性标准雷电冲击

为了确保整体的GIS设备局部放电故障问题能够充分被检测到，需要对GIS设备运行之前的故障问题的检测予以高度重视，其中，需要利用负极性标准雷电冲击方法，利用设备本身的电压变化进行放电频率的检测。不过，需要注意的是在应用负极性标准雷电冲击的过程中，需要确保其电压不会超过电网回路内阻抗的作用力，从而使雷电冲击电压效果得以发挥。该方法主要对于结构损坏程度较大的区域，效果较明显。

2.2 GIS设备在线运行过程中——在线监测去噪系统

在进行GIS设备运行过程中，局部放电故障问题的检测需要确保不会受到外界噪声的干扰，影响了整体的设备检测效果和结果的准确性，对此，需要建立在线监测去噪系统，对电网运行过程中的噪声影响进行监测。利用科学合理的故障诊断方法对GIS设备运行过程中出现的局部放量故障问题进行检测。另外，需要着重注意对检测过程中信号传输中所产生的干扰因素进行监测，以免由于在信号传输过程中，导致被检测目标接收信号的过程受到阻碍，利用放大处理技术和过滤手段对信号传输过程中所产生的噪声污染进行处理，确保信号的传递过程、样本信息的收集环节的正常进行，使得GIS设备局部放电故障诊断效果发挥最大化［4］。为了能够实现GIS设备运行过程中，局部放电故障问题全覆盖的检测效果，就需要选择速率较高、具备环保性的光纤材料，对GIS设备运行过程中的参数物理量进行捕捉和收集，并且还需要设置专门的技术人员，对所收集到的参数信息进行相应的处理，确保检测结果的准确性，这样才能够使诊断技术发挥出最大的效果，维持设备的正常运行，为人们的生活用电提供重要的保障。在GIS设备局部放电故障问题的检测过程中，使用频率最高的就是特高频在线监测方法，该方法能够通过天线对运行过程中所产生的电磁波信号进行收集和处理，从而实现GIS设备运行过程放电情况的检测效果。

2.3 GIS设备故障检修——X射线数字成像系统

在进行GIS设备运行过程中局部放电故障问题的检测工作之后，需要对相应的故障产生部位进行维修和保养工作，其中主要利用到的是X射线数字成像系统，能够对相应的零部件故障问题进行检修工作。其中，需要利用在线监测的方法对GIS设备运行状况进行全覆盖的监测，了解运行过程中的放电情况，为X射线数字成像系统的故障检修工作提供理论依据，从而增强可视化的诊断效果，提高诊断结果的准确性［5］。

3 结束语

随着我国社会的不断发展，人们的生活品质有了很大的改善，人们对于日常生活用电方面提出了更高的要求，所以在电力工业需要保证GIS设备的正常运行，为GIS设备局部放电故障问题，建立多维度的诊断方法，从而提高GIS设备可视化的检测效果，维持电力系统的正常运行。