GIS故障檢測新技術

1.前言氣體絕緣金屬封閉組合電器（簡稱GIS）。優點是：具有運行可靠性高，維護方便，占地面積少等優點而越來越得到廣泛的應用。GIS在現場安裝后，進行耐壓試驗，驗證其運輸和安裝過程中是否受損以及檢查其重新組裝的正確性。經過試驗驗收投運的GIS，總的來說運行情況是良好的，然而運行經驗表明，GIS內存在的一些缺陷，最初可能無害，也不容易發現，隨著運行年限的長久，在開關操作震動和靜電力作用下，異物碎屑的移動或是絕緣老化等可能產生局部放電現象，以致最終發展為擊穿放電事故，使得GIS停電檢修，造成很大的經濟損失，GIS電壓等級越高，停電造成的損失越大。

在廣東省應用GIS故障檢測技術前,電網運行中的GIS已發生過幾例絕緣事故：a.江門站500kVGISb.大亞灣核電站400kVGISc.深圳皇崗站220kVGISd.沙角A電廠220kVGIS等發生過絕緣閃絡事故。尤其是沙角A電廠1989年7月15日220kVGIS#3主變間隔203BO地刀絕緣事故，造成全廠停電，兩臺20萬千瓦發電機停運兩天，直接損失電量達3200萬千瓦時。可見，實際運行中是多么需要一種對GIS有效的檢測手段，能及早的發現GIS內部絕緣故障，并能準確定位，使得GIS的檢修工作能有計劃地進行，縮短檢修時間和節省檢修費用，從而提高GIS運行可靠性。2.GIS局部放電特點和信號傳播特性

GIS局部放電特點局部放電的機理可理解為在電場作用下,絕緣系統中只有部分區域發生放電,而沒有貫穿施加電壓的導體之間,即尚未擊穿,這種現象稱為局部放電。局部放電產生于流注起始階段，這對于幾乎所有的電壓種類都是一樣的，且低于最小先導起始電壓和擊穿電壓。局部放電可能發生在導體上，也可能發生在絕緣體的表面或內部。

GIS絕緣早期故障的主要形式是局部放電，局部放電主要由下列缺陷引發的：a載流導體表面缺陷，如毛刺、尖角等引起導體表面電場強度不均勻。這些缺陷通常在制造質量上或安裝時刮傷造成的，在穩定的工頻電壓下不易引起擊穿，但在操作或沖擊電壓下很可能引起擊穿。b絕緣子表面缺陷。如制造質量不良、絕緣子有氣泡或裂紋，以及安裝遺留下的污跡、塵埃等。cGIS筒內在制造和安裝過程中存留的自由導電微粒。d導電部分接觸不良。GIS內超高頻（UHF）信號的傳播特性GIS內局部放電信號頻帶極寬(>1GHz)。由于其結構特點具有良好的波導體，超高頻（UHF）電信號能夠在其中有效地傳播，UHF信號在GIS內部是以橫向電磁波方式傳播的（即電場方向與傳播方向垂直），在GIS內部沒有任何阻隔時，信號衰減極小，而在經過不連續部分或受阻時，如盆式絕緣子、轉角、T連接等信號則產生衰減，UHF信號每經過一個絕緣子，信號強度衰減了3—6db，因此可以根據各部位UHF信號的大小而準確地判斷故障位置。UHF信號頻率高，具有很強的穿透性，在經過絕緣子時，可以通過絕緣子與金屬法蘭的接縫到達GIS外部，因此在盆式絕緣子外部測量GIS內部的UHF信號是成為可能的。圖1GIS放電信號傳播特性Z1--放電源信號Z2、Z4－一反射信號Z3、Z5、Z6--導體上的信號圖1中高頻放電信號強度逐漸衰減．其規律如下：Z1>Z3＞Z5，Z2＞Z4、Z5、Z63.GIS局放測試基于的機理（1）GIS內部放電具有極高頻率特性（2）此放電信號能有效傳播，并具有良好的穿透性（3）利用外部天線，可以耦合到放電信號（4）根據不同位置的信號強弱，可準確定位故障點4.局部放電測量系統(1)GIS模擬試驗

為使試驗室研究情況與實際運行工況相符，我們在一套電壓等級為110kVGIS試驗段進行了模擬試驗，這個試驗段與實際運行的110kVGIS相同，這樣在試驗段上取得的測量結果能夠真實地反映運行中GIS內部故障的放電特性。圖2GIS試驗段結構圖1、2、3--盆式絕緣子A、B、C--內部平板電極對下面幾種故障作了模擬試驗，錄取了波形圖及進行了頻譜分析。a.金屬微粒故障模擬試驗b.大件金屬物故障模擬試驗c.絕緣子表面爬閃放電故障模擬試驗d.GIS內導體金屬突起故障模擬試驗通過對以上幾種類型故障的模擬試驗，獲得了各類故障波形和許多有價值的數據，可以得出，放電信號的強度是隨距離故障點越遠強度越小，從而可以做到準確判斷故障點的位置。驗證了所研制的四種信號探測器系統的性能和效果，內外天線均能測到局部放電信號,內天線的靈敏度高,外天線的靈敏度次之,但外天線信號探測器系統結構簡單、使用方便，只需將天線靠近運行中GIS盆式絕緣子附近就可以得到信號，不需要對GIS做任何改動，不需停電，不影響GIS的正常運行。因此外天線信號探測器系統是非常適用于運行中GIS故障檢測。（2悶）測歲量系巴統與若方法GI鐮S內居部放比電伴炭隨有臺聲、蔥光、蔽電的虜產生誦和S跟F6快氣體今的化臣學變泊化以法及機臥械振默動在氣外殼親的傳諷播。接國內陶外的勒科學耕家們五根據鼓GI鏡S的拿放電咸特性近對G肉IS奸內部浸故障纖檢測完方法腳作了區研究屬，據甲報道剛，主懸要檢斯測方家法有游：a.迫甚司高頻叛法b.超聲押波法c.化學屆法我們朗采用幼的是片甚高榜頻法檢，這病種測墊量方素法效癢果好院。測量秋裝置沿圖如汁下：信號到探測浸器系怠統團信叢號處尖理系榨統嗚波貴形及缸頻譜桂分析揭系統圖3渡GI例S故旅障檢幅測裝棗置測微量系蔽統設蘿計方璃框圖舉：從測鑒量系對統方饒框圖幣可見限是由扔三大撫部分察組成客的，盤至關根重要墻的是理信號脖探測譯器系掃統和至信號暴處理屈系統喉，它津將影股響到馬測量洞靈敏基度和顯準確芽度。5.間GI出S故兵障檢呀測的實際填應用從1豎99賄9年掃下半蝦年開票始我殿們已栽開展替了運幫行中螞GI扔S局輪部放皇電檢四測試玩驗，駛到目做前為亮止，師我們附已對奪60扁多個酸GI散S變投電站饅次進偽行檢慨測，構共發杠現三誘起G曾IS時局部吃放電需缺陷效，其貓中一猛起是勤廣州濱抽水腦蓄能硬電廠解50百0k項VG扁IS臘蓄北爆出線兵間隔櫻一處鏟絕緣垮子有玩局部予放電勸現象賺，另培外二妻起是作珠海搭變電淋站1脫10參kV馳GI疑S珠束九丙禮線間果隔和后11陵0k盛VG瞧IS悟珠蘭殲甲線弱間隔妻有嚴浙重的廚局部或放電陷缺陷議。現將蟲珠海璃變電糧站1順10龜kV有GI煎S珠挖九丙朗線間熄隔缺頌陷情而況簡貸述如下：珠海株變電由站1俘10錢kV予GI虜S是主西安蒼高壓艙開關樣廠與栽日本川三菱銀合作產屯品，撤19振96惡年投辦產，羞珠九應丙線境間隔魯19裁99賊年初菌才投廈入運行。19雅99捆年7去月2渴7日匹對該遭站1史10言kV浸GI戀S進鬼行帶誼電檢罷測，鳴發現棍珠九丙嶺線間偵隔避游雷器宗上方置與P儲T之堆間氣岔室放歷電嚴微重，怪見示放意圖4懸和圖肝5、嚼6波臘形圖寺和圖譯7故烤障部柱位照每片，久放電炭信號殖很強鐵，信鹿號幅攪值超熔過5呈0V華!而蠻一般童GI旱S內鄰部絕咱緣故朗障信替號用斑外天線測丸量其糖強度臟只為蠟mV傳極，獅說明朱故障搭已相俗當嚴泥重，奔隨時云都有發咸生絕漏緣擊禿穿的倚可能播，初術步判揪斷故愈障點償在避纏雷器勤A相隊上方，堅建議腸立即精停電情請廠炕家來宴處理季。8圈月初曾廠家故派員抽進行虎處理，姻解體庭發現痕其故選障點聰就在弓避雷度器A姜相上獻方導跌體插義接觸耐頭處，野這完乘全與車檢測搖故障心定位它點相饑符合悲。圖4嶄珠推海站番11汗0k朗vG朋IS柿珠九從丙間反隔結梨構示胳意圖(幅譯度>曬50放v)圖5降珠拔九丙殿線2廁#泛絕緣緊子旁趴所測梅信號伙圖般圖咱5波蚊形的司頻譜廁圖檢測住所發熔現的的三起御缺陷粱均作辰了計償劃檢滴修，娘防止促了事喜故的搞發生膠，檢倆修時糞解體鉛證實千檢測博的故患障定豬位準丘確。6.他結池論GI吧S故拉障檢氧測裝流置經坦對電蕉網運曠行中便的6克0多材個G獻IS扶站次爛的實決際應招用，掠證實羞該裝漂置具格有無爸比的屢優點休，其低結構功簡單斯、使將用方穩便，珠檢測碼時不香需移兇動G枕IS蠶任何孕部件姻，不穩需停昂電，嬌不影神響G涂IS工的爬正常禁運行瞞，測拐試靈翼敏度頁高，摟故障