探讨运行中的GIS设备局部放电测试

摘要：GIS设备局部放电是其绝缘劣化的征兆以及表现方式，为了能够对GIS设备的绝缘劣化状况进行一定的诊断，就必须开展局部放电测试。文章在局部放电检测原理介绍的基础上，对正常运行下GIS设备局部放电测试进行一定的探讨。

关键词：GIS设备；局部放电；测试；特高频法

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 引言

1.1 GIS设备局部放电测试技术研究的重要性

GIS设备以其结构紧凑、安装工作量小、占地面积小以及检修周期长等优点，拥有大量的现有用户和潜在用户。但是GIS设备在投入使用之后，如果没有采用有效的手段进行维护，一旦出现事故，其危害后果非常严重，并且维修时间长、维修过程复杂，因此一定要对其进行有效的维护。其中GIS设备局部放电是其绝缘劣化的征兆以及表现方式，如果想要对其绝缘劣化进行控制，就必须进行局部放电测试。

1.2 GIS设备局部放电测试技术的现状

GIS设备局部放电设备测试的方法主要有超高频法、振动法以及声测法。其中超高频法在GIS中的应用比较广泛，但是一般要求要在其内部安装一个耦合器，并且必须要是在其出厂的时候进行安装，因此被用于重要变电站GIS设备安装中，主要被用于进行连续固定在线检测；还有振动法和声测法，这两种方法的原理比较相似，两者都属于是超声波法，并且都很适合进行带点巡检以及短期在线监测，其中声测法对于异常突起、自由微粒以及绝缘子上的颗粒等都具有很高的反应灵敏度。

2 GIS局部放电的原因分析

2.1 GIS设备局部放电的产生原因

其中GIS设备的局部放电，可以看成是绝缘系统在电场的作用下，部分区域出现了放电情况，但是并没有贯穿施加在电压的导体之间，这就是局部放电。这一现象主要发生在流注的起始阶段，不管是哪种电压种类都是一样的，并且都要比最小先导起始电压和击穿电压小。这一现象有可能是在导体上发生，也有可能是在绝缘体表面或者内部发生。

GIS设备发生绝缘早期故障的形式主要就是局部放电，引起局部放电的原因包括：

2.1.1 载流导体表面存在一定的缺陷。导体表面存在一些毛刺、尖角等都会导致表面电场出现强度不均匀情况，并且这些因素通常都是在制造或者安装的时候出现的。如果是在稳定的工频电压下，通常是不会出现击穿的，但是如果是在冲击电压或者操作的时候，击穿就非常容易发生。

2.1.2 绝缘子表面存在一定的缺陷。这种缺陷的引起主要是因为制造质量不良，导致绝缘子中存在气泡或者裂纹引起的或者是在安装的时候留下了一些尘埃、污迹等引起的。

2.1.3 在进行GIS设备制造或者安装的时候，留下了一些自由导电微粒。

2.1.4 导电部分存在一些接触不良。

2.2 GIS设备局部放电的危害

GIS局部放电会产生一系列纵波、横波以及表面波。其中在气体中只对纵波进行传播，在固体中可以对纵波和横波进行传播。GIS出现故障的通常是绝缘性故障，其中这些故障出现的重要先兆和表现形式就是GIS出现局部放电现象。在一定情况下，设备中的局部放电现象几乎能够存在很长时间，并且每进行一次放电，就会对设备的绝缘产生一定的破坏，这种破坏长期积累下来，其破坏量也在逐渐的累计，在其足够大的时候，就会对绝缘介质进行击穿，从而造成短路，彻底损坏设备。

3 GIS设备局部放电的测试原理

GIS设备一旦出现局部放电情况，就会伴随着电脉冲、光、热、超声波以及化学变化等物理现象而出现。并且只要GIS设备内部出现局部放电现象，就会导致高频电气扰动的产生，并且还会把所有和其相连的电气回路进行传播，放电信号只要通过对连接到设备端子上的超高频测试测试装置即可接到。另外在其局部放电发生过程中，还会伴随着爆裂状声发射，从而出现超声波，并且迅速地向四周介质进行传播，然后通过GIS外壳上所安装的超声波传感器，把这些超声波转化成电信号，从而测试GIS内部局部放电水平。

4 超高频法（UHF法）在GIS局部放电测试中的应用

目前GIS局部放电测试最常用的方法就是超高频法（UHF法），这一技术是在UHF（0.3～3HHz）频段内，选择出一个合适的频段，来对局部放电的电磁波信号进行检测。其中GIS设备运行现场的干扰源主要集中在300MHz以下频段，而在300MHz以上的频段衰减很快，并且很容易被屏蔽。选择超高频段的电磁信号作为检测信号，可以避开常规电气测试方法中难以识别的电力系统干扰，显著提高局部放电检测的信噪比。UHF法的优点是原理简单、运用方便，由于所测信号的时差在ns级，不仅需要测量设备具有很高的采样率和频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以读取信号的起始时间。由于GIS中盆式绝缘子通常是环氧树脂材料，对电磁波信号的衰减较小，因此，UHF定位法得到了广泛

应用。

5 正常运行下GIS设备局部放电测试

在近些年来，正常运行下进行GIS设备局部放电测试越来越受到重视，但是在进行测试的时候有可能会受到一定的条件限制，因此大部分都是在GIS设备投入使用之后出现异常或者是在定期进行维修的时候，才会进行检测。但是如果是在这种情况下进行检测，其检修困难度就会有所增加升，检修成本也会提高，并且工作量大、停电时间长，因此最好是在正常运行下进行GIS设备局部放电测试。其中SF6绝缘电气设备存在的缺陷具有一定的多样性，并且在不同现象所得到的测量结果也不相同，因此在对数据进行分析的时候一定要根据其经验进行判断。其中需要进行测量的数据包括：采集信号的有效值以及峰值的大小、工频的频率相关性、有效值和峰值之间的比较关系以及2倍工频的频率相关性等。对所测试验数据进行参考并进行分析判断。其中模拟实验的模拟对象是中心导体尖角毛刺、自由颗粒以及盆形绝缘子尖角毛刺这3种比较常见的故障。

经过多次试验发现，超声法和超高频法很适合正在运行下的GIS设备放电测试。但这两种方法在对传感器加装以及信号分析上却有很大的区别，通常超高频法测量只能够是利用绝缘盆子以及罐体开窗加装耦合器进行，但是超声法的测量则可以直接在罐体表面进行。这两种方法到底哪一种更具有优势一直是业内争论的焦点，但是在经过多年来各种检验手段的运用，发现这两种方法在对GIS内部的某种缺陷进行检测的时候，只是其灵敏度不同罢了，并不能彻底地分出谁优谁劣。因此在对两种方法进行使用的时候，需要根据当时外部干扰不同以及实验数据判别差异来决定选用哪种。GIS设备内部故障的有效诊断，可以采用工频交流耐压以及局部放电测试相结合的方式。

6 结语

在正常运行电压下，对GIS设备进行局部放电测试，其所测结果就是对其绝缘情况进行判断的一个重要依据。GIS设备的内部故障诊断，则可以通过采用工频交流耐压以及局部放电测试相结合的方法进行，其有效性可以得到大大的提升。另外在GIS设备已经进行了大量现场实验的前提下，可以对专家诊断系统进行一定的编制，这样可以有效地对GIS设备内部故障情况进行诊断。

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