基于局放检测与气体分析的GIS故障诊断方法

【摘 要】 随着GIS设备的广泛应用，GIS设备运行过程中的故障率和事故率有所增长，为保障GIS设备的安全稳定运行，就需要准确检测GIS设备状况，及时消缺。本文通过综合分析GIS设备带电测试方法，提出联合GIS设备局部放电检测和SF6气体分析技术两种检测技术的综合诊断方法，并通过实际案例证实此方法的有效性，具有一定的实践意义。

【关键词】 GIS 局部放电 SF6气体 故障诊断

1 前言

相较于敞开式开关设备，GIS设备结构紧凑，具有绝缘性能好、占地面积小、受环境影响小、运行安全可靠等诸多优点[1]。随着电力制造技术的革新和发展，GIS设备在电力工业中的应用也越来越广泛。

2 GIS设备检测方法

GIS设备检测方法按测试原理分，可分为电气和化学两方面，根据检测时设备带电与否又可分为带电测试和停电测试两类。鉴于GIS设备一般较少停电，检测一般以带电测试为主。GIS设备典型的带电测试项目有SF6气体分析和GIS设备局部放电测试。

2.1 SF6气体分析技术

SF6气体作为GIS设备的主要绝缘介质，其绝缘性能变化直接影响到GIS设备的健康状况。当GIS设备存在缺陷时，如密封面密封性不良时，SF6气体会发生泄漏导致气室压力降低，同时也会导致气室湿度异常增长；当GIS设备内部存在局部放电时，则会引起SF6气体分解[1]且分解产物含量将异常增长。因此，通过分析SF6气体中湿度含量、各分解产物含量、气体纯度，就可以了解GIS设备中SF6气体绝缘性能，进而评估GIS设备的健康状况。

2.2 GIS设备局部放电检测技术

GIS设备局部放电检测灵敏度较高，能够在局放发生早期检出缺陷，但超高频局放检测方法容易受其他电磁信号干扰，尤其是采用非内置式探头进行检测时；而局放产生的超声波信号衰减较快，对某些类型局放检测灵敏度不高；又因GIS设备局部放电检测是通过间接量（振动信号、电磁波信号）来推测GIS设备内部实际局部放电情况，无法确定设备内部故障的视在放电量，难以实现精确标定，在一定程度上也受测试仪器和测试人员的影响。

2.3 联合诊断方法

鉴于SF6气体分析技术和GIS设备局部放电检测技术各自的优势和不足，本文提出联合两类检测技术的方法，互补共济，联合诊断，在缺陷发生初期，通过GIS设备局部放电检测技术检测缺陷性质，采用SF6气体分析技术验证缺陷；在缺陷发生后期，通过SF6气体分析技术定位缺陷气室，采用GIS设备局部放电检测技术精确定位缺陷位置。以下就此前两例检测案例进行说明。

3 案例分析

3.1 某站110kV GIS设备导线筒局部放电缺陷诊断

2009年，在对某站GIS设备进行常规局放试验时，发现该站110kV GIS设备某段导线筒存在异常局放信号，随后对该间隔进行了GIS局部放电带电测试和SF6气体湿度与成分测试。

SF6气体分析结果显示，在该导线筒气室内，存在一定量的SO2和H2S气体，且气室内最大污染分解产物含量为1240mL/L。

GIS局部放电带电测试证实该导线筒气室内存在局部放电情况，并判断为空穴放电。并通过时差法定位到该GIS导线筒内支撑绝缘子位置。经解体发现，该导线筒内支撑绝缘子树脂与嵌件结合面存在一气孔，证实了试验的准确。

3.2 某站220kV GIS设备线路刀闸局部放电缺陷诊断

2012年，在对GIS进行局放普测时，发现某站220kV GIS设备某间隔部分测点存在明显的局部放电信号，随后对该避雷器进行了GIS局部放电带电测试和SF6气体湿度与成分测试。

针对该刀闸气室的SF6气体分析结果显示，该气室在三相连通情况下测试发现SO2含量为67.1mL/L，H2S含量为0.9mL/L；在三相独立测试时发现A相SO2含量高达193.9mL/L，判断为A相内部存在放电缺陷。随后采用GIS局部放电带电测试进行检测定位。

通过GIS局部放电带电测试，发现该间隔A相线路刀闸气室内局部放电信号最为强烈，根据检测的局部放电信号，初步判断为悬浮电极，并粗略定位于线路刀闸位置。根据该GIS设备该GIS结构及历史经验，认为放电是因刀闸活动部件和导电杆之间的电接触不良导致。经解体发现，该线路刀闸活动部件和导电杆之间的接触弹簧断裂导致两者间未能良好接触，出现悬浮电位，导致局部放电，证实试验数据的准确。

4 总结

GIS设备作为电力系统中重要的输变电设备，其安全可靠直接关系到电网的安全稳定运行。近年来，随着GIS设备的应用量越来越大，GIS设备生产厂家也越来越多，GIS设备的生产成本和周期也有所压缩，因制造、装配、安装、运输质量引发的问题也越来越频繁，因此，有必要积极探索、有效应用GIS设备状态检测方法，准确评价GIS设备健康状况，在缺陷早期尽可能发现缺陷、及时处理，确保设备安全可靠运行。本文通过联合GIS设备局部放电检测技术和SF6气体分析技术，现场印证此方法的可行性，具有一定的参考意义。

参考文献：

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