GIS局部放电高效检测及定位方法

蒙志强

（深圳供电局有限公司）

0 引言

电力系统进入到了高速发展的阶段，电网的规模也在不断的扩大，电力设备的电压等级也在逐渐的升高。而电压安全对设备的稳定性和可靠性的要求也越来越高。GIS设备它具有占地面积小、可以承受很强的破坏力、维护的次数少，有着很高的稳定性，在现在的变电站中越来越多被使用。

1 GIS设备的特点

现如今的电力系统实际的运行过程中，常规预试需要对GIS设备绝缘盆子开展局部放电检测，如图1所示，由于部分测绝缘盆子试口距离地面的高度为3～4m左右，通常需要继保凳或踩着GIS的外壳攀爬上去进行检测，导致试验过程需佩戴全身式安全带登高作业，给现场工作带来了一定作业风险并增加作业时长。部分GIS壳体表面无安全带固定点，会导致作业难度加大，作业风险提高，作业过程中移位时还存在踩踏相关管线、摄像头等易损坏部件的风险。亟需一种多功能可伸缩的绝缘固定举升装置，将局放测试特高频探头等试验仪器举升固定至高处的绝缘盆子并紧密贴合进行检测，代替人工攀爬贴合，从而显著降低现场作业风险，提升工作效率［1-4］。

图1 传统GIS局放测试方法

2 新型举升测试装置研究与应用

笔者团队结合现场测试过程中测试人员在GIS各盆子开展测试的难点及风险点，研究发明一款多功能的可伸缩式带电测试仪器固定举升装置，如图2所示，该装置底部采用伸缩式轻质绝缘伸缩杆作为杆体的主要材料，杆体伸长长度可达3m，收缩长度小于1m，以适应现场常见被测设备高度，同时又便于携带搬运。杆头用采用金属螺纹管锁扣连接可调节长度、角度的机械臂，机械臂末端连接可拆卸的万向仪器夹持固定装置。夹持固定装置采用可活动的弹力夹以适应不同尺寸的测试仪器。同时在伸缩杆顶加装专用仪器防坠落固定装置，防止举升或移动过程时检测仪器滑落损坏，进而从根本上提高高处被试设备带电监测试验的工作效率，降低现场登高作业风险。

图2 新型GIS局放测试仪举升装置

2.1 伸缩式绝缘举

研究团队对伸缩式举升杆方案可行性进行验证，拟设计每节长度为1.0m，总伸长长度为3m的绝缘伸缩杆，各节绝缘杆之间采用螺旋锁扣进行锁紧，最上节用金属螺纹管连接机械臂，机械臂连接可万向调节的仪器夹持固定装置。验证装置可以根据现场GIS绝缘盆子等被试设备高度自由收缩绝缘杆，各节节绝缘杆均可以在任意伸出长度下锁紧，方便现场作业人员自由调节举升杆总高度。研究试验人员移位测试时，方案绝缘举升杆可以重力自动回缩，降低绝缘杆总高度后进行移动，可以有效减小现场工作人员的操作难度和作业风险。

2.2 可自由拆卸可调角度、长度的机械臂

在伸缩式绝缘杆顶部用金属螺纹管连接的机械臂可以自由拆卸，方便替换其他装置，实现绝缘伸缩杆的多功能使用。机械臂采用可以自由调节长度及旋转角度的卡口设计，便于根据现场被测设备横向尺寸及旋转角度不同，自由调节机械臂以使夹持固定装置固定于合适的位置紧密贴合被测设备，如图3所示。

图3 可拆卸可调角度的接卸臂

2.3 可调角度、尺寸的夹持固定装置

为适应不同尺寸的测试仪器夹持固定，本装置的末端夹持固定装置将设计为可以滑动调节尺寸，并设计有一定弹力的夹持固定卡扣，便于固定不同尺寸的测试仪器，如图4所示。同时其与机械臂连接处设置可自由转向的万向轮连接装置，方便在机械臂大致角度固定后，测试仪器可以自由调节角度朝向以适应不同弧度的GIS绝缘盆子，从而实现测试仪器紧密贴合被测盆子［5-8］。

图4 可调角度尺寸的夹持固定装置

2.4 测试探头防坠落及仪器固定夹持方案

研究团队使用专用测试仪器防坠落绳，防止举升测试仪器时，固定装置松脱，仪器坠落造成的人身伤害。同时在杆顶加装专用测试仪器夹持固定装置，以解决部分厂家测试探头与测试仪器信号发生器间测试线较短的难题。

3 GIS局部放电定位方法综述

3.1 测试过程介绍

项目团队对110kV某变电站开展站内110kV GIS局部放电测试，测试中发现3号主变变高间隔A相断路器两侧及其附近盆子处存在异常局放信号。2021年7月6日，对其进行复测，异常局放信号依然存在，信号最大处位于3号主变变高1103间隔A相断路器下侧盆子处。2021年7月7日，对该间隔所有气室进行SF6现场分解产物测试，测试结果正常。2021年7月8日，采用便携式局放检测定位仪、高速示波器对其进行局放精确检测与定位测试，现场测试点布置如图5所示，初步定位局放源位于3号主变变高1103间隔A相黄框位置，如图6所示。

图5 局放测试位置示意图（图示非3号主变变高间隔A相）

图6 局放定位位置（图示非3号主变变高间隔A相）

3.2 现场局部放电活动测试概述

该110kV变电站GIS间隔为三相分箱结构，各相具有独立气室，采用便携式局放检测定位仪、高速示波器对3号主变变高1103间隔A相进行精确局放检测及定位测试。发现异常局放信号为持续性信号，在测试点2测得信号幅值最大，幅值约为－44dBm，信号强度中等。局放源定位在图6所示3号主变变高间隔A相黄框位置附近，局部放电类型为绝缘件空穴／污秽放电。

3.2.1 便携式局放检测定位仪测试数据

如图7所示，分别为PRPS、PRPD、累积PRPD、专家系统信号识别及自动定位信号图谱，分别从不同维度反映局部放电信号特征，图像特征具有典型空穴／污秽放电特征。

图7 特高频图谱

3.2.2 高速示波器定位数据

如图8所示，示波器定位图谱进行时间差分析，计算可得局放信号定位位置在图6所示3号主变变高1103间隔A相方框位置。该局放信号为持续性信号，信号密度较大，在测试点2盆子测得信号幅值最大，幅值约－44dBm，幅值大小一般。信号定位位置在图6所示方框位置，局放类型为绝缘件空穴／污秽。因绝缘击穿具有一定随机性，该绝缘隐患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，存在较大的运行风险，建议密切监测信号的发展趋势，择机进行停电检修处理［9-10］。

图8 示波器定位数据图

后续应结合专业巡视，定期对其开展局放测试，跟踪信号发展趋势，如信号异常增大，建议立即停电处理。如遇停电检修，建议重点检查图6所示红框位置（3号主变变高1103间隔A相）内所有绝缘件（盆式绝缘子、支撑绝缘件和绝缘拉杆，重点检查盆式绝缘子）是否存在污秽、气泡或裂痕等缺陷，对更换下的绝缘件进行无局放试验和X射线测试，检查绝缘件是否存在气泡或裂痕缺陷。

4 结束语

GIS设备在电网中运用日益增多，在交接试验、预防性试验等过程中均需测量局部放电，但现场缺乏便捷安全的测量方法和快速定位手段。本文对于GIS局部放电类型确诊、放电部分定位以及提升测试效率的新型工具应用进行了详细的介绍。该多功能可伸缩的绝缘固定举升装置，可以将带电测试仪等试验设备举升固定至一定高度，贴近运行设备开展检测，适用于GIS设备局放检测、主变电缆仓局放检测、敞开式避雷器放电计数器的动作检测、避雷器阻性电流检测等需要在较高、较远的地方接触被试设备开展的试验，可以代替人工攀爬或搭设脚手架，大大降低现场作业风险，显著提升了工作效率。本装置还可应用于其他需要固定举升小型设备的场合，如噪音测试、无线电测试、红外测试等，预期将能推广至更多的行业。