第七章

GIS局部放電的在線監(jiān)測方瑞明博士/教授Email:fangrm@第七章

GIS局部放電的在線監(jiān)測氣體絕緣組合電器（GasInsulatedSwitchgear，簡稱GIS）是20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的一種新型輸變電設(shè)備，它把變電站里除變壓器以外的各種電氣設(shè)備全部或部分組合在一個(gè)封閉的金屬外殼里，并充以0.4~0.5MPa具有優(yōu)良絕緣性能的SF6氣體，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體對斷口、相間及斷口間的絕緣。優(yōu)點(diǎn)：占地面積少受外界環(huán)境干擾小檢修周期長現(xiàn)場安裝工作量小和工程建設(shè)周期短等。第七章

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GIS局部放電的在線監(jiān)測第七章

GIS局部放電的在線監(jiān)測盡管GIS設(shè)備運(yùn)行的可靠性非常高，因其內(nèi)部不可避免的缺陷仍會(huì)引發(fā)故障并逐步擴(kuò)大，常常導(dǎo)致重大事故的發(fā)生，已成為電力部門極為關(guān)注的問題和本學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。根據(jù)CIGRE23.10工作組國際調(diào)查報(bào)告的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1985年以前日本投運(yùn)的GIS發(fā)生過562次故障，其中絕緣故障占60％左右，1985年以后投入的GIS的247次故障中絕緣故障占50％左右，而且絕緣故障又較多發(fā)生在較高電壓等級的設(shè)備中。GIS電壓等級越高，停電造成的損失越大，維修成本也越高。第七章

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GIS局部放電的在線監(jiān)測常見缺陷分類1、氣體泄漏----最為常見的缺陷2、水分含量高3、內(nèi)部放電4、機(jī)構(gòu)故障5、內(nèi)部元件故障斷路器滅弧室氣室：大修后：≤150μL運(yùn)行中：≤300μL其他氣室：大修后：≤250μL運(yùn)行中：≤500μL

內(nèi)部不清潔、運(yùn)輸或安裝過程中的意外碰撞以及絕緣件質(zhì)量低劣等都會(huì)引起內(nèi)部發(fā)生放電現(xiàn)象。較為常見的缺陷，包括了斷路器、隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)故障，如液壓機(jī)構(gòu)的漏油、頻繁打壓等。包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器、互感器、套管及母線等。GIS故障分析元件名稱開關(guān)元件盆式絕緣子母線電壓互感器斷路器其他故障率3026.61511.66106.74GIS各種元件故障率%GIS故障分析GIS局部放電缺陷產(chǎn)生的主要原因車間清潔度差。使金屬顆粒、粉末或其他雜物殘留在GIS內(nèi)部，留下隱患，導(dǎo)致故障發(fā)生。裝配誤差大。裝配過程中，使可動(dòng)元件與固定元件發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生金屬粉末和殘屑并遺留在零件的隱蔽地方，沒有清理干凈。不遵守工藝流程。零件裝錯(cuò)、裝漏及安裝不到位等。材料質(zhì)量不合格。不遵守工藝流程。金屬件有劃痕、凹凸不平之處未得到有效處理。。現(xiàn)場清潔度差。導(dǎo)致絕緣件受潮、被腐蝕；外部的塵埃、雜物侵入GIS內(nèi)部。安裝錯(cuò)誤。安裝過程中出現(xiàn)零件裝錯(cuò)、裝漏及安裝不到位等。異物沒有處理。設(shè)計(jì)不合理或絕緣裕度較小運(yùn)行維護(hù)或過電壓導(dǎo)致內(nèi)部局放產(chǎn)生進(jìn)而發(fā)展為內(nèi)部閃絡(luò)、絕緣擊穿工廠內(nèi)安裝現(xiàn)場其他GIS故障分析某省電網(wǎng)2009年度GIS緊急（重大）缺陷統(tǒng)計(jì)GIS的絕緣性能是確保其安全運(yùn)行的重要條件。GIS設(shè)備內(nèi)部中的金屬微粒、粉末和水分等導(dǎo)電性雜質(zhì)是引發(fā)GIS故障的重要原因。GIS是采用SF6氣體絕緣和滅弧的，其性能狀態(tài)將是影響GIS的重要參數(shù)

。GIS中的SF6斷路器是主要元件，其開斷性能和機(jī)械操作特性的狀態(tài)是GIS工況重要判據(jù)。GIS狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)GIS狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)簡介

⑴局部放電的監(jiān)測

①特高頻(UHF)電磁波檢測法：

GIS采用高壓力SF6氣體絕緣，耐電強(qiáng)度高，放電引起的脈沖電信號上升極徒，頻譜中高頻分量可達(dá)吉赫數(shù)量級。選擇特高頻段進(jìn)行局部放電的檢測和定位。

②氣體色譜分析法:

用氣體色譜分析儀分析SF6在內(nèi)部放電作用下的分解物成份〔特別是SO2F2、SOF2含量〕來判斷局部放電情況。⑵SF6氣體的監(jiān)測

①氣體壓力監(jiān)視通過壓力表/密度繼電器監(jiān)視SF6氣體的壓力和密度。②氣體泄漏監(jiān)測用檢漏儀監(jiān)測SF6氣體是否泄漏。

③氣體濕度監(jiān)測根據(jù)露點(diǎn)法等原理，用微水儀監(jiān)測SF6氣體的微水含量。

⑶SF6斷路器電壽命的監(jiān)測

①開斷電流加權(quán)值監(jiān)測通過電流互感器測量斷路器開斷電流的波形，測量觸頭每次開斷電流和時(shí)間，計(jì)算開斷電流加權(quán)值。Q值可間接監(jiān)測斷路器的電壽命。

②靜態(tài)電阻、動(dòng)態(tài)電阻監(jiān)測SF6斷路器有主觸頭和弧觸頭，滅弧主要靠弧觸頭。測量靜態(tài)電阻、動(dòng)態(tài)電阻，可預(yù)測回路接觸及主觸頭、弧觸頭磨損情況，判斷斷路器的剩余電壽命。⑷SF6斷路器機(jī)械特性的監(jiān)測

①合、分閘線圈電流監(jiān)測用補(bǔ)償式霍爾電流互感器在線監(jiān)測斷路器合、分閘線圈電流波形，并與正常電流波形比較，可監(jiān)測斷路器機(jī)械特性異常情況。

②行程、速度監(jiān)測用條型碼讀出器通過非接觸方法進(jìn)行光學(xué)測定斷路器的機(jī)械特性〔行程、合/分時(shí)間、平均速度等〕，綜合診斷斷路器的機(jī)械特性是否良好。③壓縮空氣壓力等監(jiān)測通過監(jiān)測空氣壓力、壓縮機(jī)起動(dòng)頻次或馬達(dá)電流等，了解壓縮空氣氣站及機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀況是否良好。

第七章

GIS局部放電的在線監(jiān)測第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第一節(jié)非電檢測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法2特高頻法（UHF）第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成第二節(jié)電測法4）超高頻GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)組成110kV某站110kVGIS母線異常缺陷巡視發(fā)現(xiàn)110kV2MGIS母線筒有異響和較大振動(dòng)，經(jīng)試驗(yàn)分析母線氣室氣體分解物無異常，超高頻及超聲波的在線局放試驗(yàn)有輕微間斷信號。停電并解體發(fā)現(xiàn)C相母線導(dǎo)電桿的頂絲螺栓滑牙，根本沒有頂住導(dǎo)電桿，窩頭和導(dǎo)電桿上均有明顯放電痕跡。

原因分析：屬于GIS廠家的裝配質(zhì)量問題。GIS母線的安裝結(jié)構(gòu)是支持絕緣子通過金屬窩頭套住導(dǎo)電桿來起到支撐作用，金屬窩頭通過M8頂絲螺栓來與導(dǎo)電桿固定連接。M8頂絲螺栓在廠內(nèi)裝配過程中滑牙，致使對導(dǎo)電桿緊固不到位。經(jīng)過長時(shí)間負(fù)荷電流的振動(dòng)影響，導(dǎo)電桿逐漸松動(dòng)，與金屬窩頭之間的間隙逐漸增大，放電也隨之明顯，從而出現(xiàn)異響和較大振動(dòng)。

第三節(jié)GIS診斷實(shí)例分析110kV某站110kVGIS線路快速地刀導(dǎo)電桿折斷缺陷

110kV某站110kVGIS07年9月投運(yùn)。09年7月22日，洞橫線12840地刀C相導(dǎo)電桿折斷，地刀無法分閘。更換導(dǎo)電桿后7月26日復(fù)電。

原因分析：該GIS線路快速地刀使用帶絕緣接地導(dǎo)電桿，其安裝結(jié)構(gòu)使尼龍棒絕緣材料在地刀快速分合中直接承受沖擊力，當(dāng)尼龍棒絕緣材料強(qiáng)度不夠時(shí)容易發(fā)生折斷。廠家之前已對這種帶絕緣接地導(dǎo)電桿的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使尼龍棒絕緣材料在地刀快速分合中間接承受沖擊力，減少了折斷發(fā)生機(jī)率。但該站地刀仍為舊式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)中合格的絕緣材料拉力為15000N，現(xiàn)更改后使用鋼材料的拉力為25000N，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

220kV某站220kVGIS刀閘合閘不到位

2009年12月16日，220kV睦端甲線母差報(bào)警，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)220kV睦端甲線缺相運(yùn)行，A相電流約78A，B、C相電流為0A。通過220kV睦端甲線28094隔離開關(guān)觀察孔發(fā)現(xiàn)B、C相內(nèi)部有燃弧現(xiàn)象。

原因分析：廠家出廠時(shí)儲(chǔ)能彈簧裝配錯(cuò)誤，采用力學(xué)性能略低的彈簧，在運(yùn)行期間儲(chǔ)能彈簧疲勞老化，動(dòng)力不足，加上機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分銹蝕卡阻，造成傳動(dòng)動(dòng)力不足，同時(shí)刀閘機(jī)構(gòu)拐臂角度沒有調(diào)整到位，造成A相不完全接觸，B、C相動(dòng)、靜觸頭沒有接觸。

220kV某站110kVGIS116PT氣室缺陷

2010年1月13日，技術(shù)人員對該站全站GIS設(shè)備進(jìn)行帶電局放測試，發(fā)行110kVGIS116PTA相PT至PT刀閘盆式絕緣子處存在異常局放信號，最大幅值為300mV，其余兩相信號幅值為20mv左右。2月6日，再次對同一部位進(jìn)行跟蹤測量，測得放電量最大為520mV，其余間隔放電量為20mV左右，發(fā)行A相放電現(xiàn)象有較大增長，且放電量較大，分析認(rèn)為該P(yáng)T不宜繼續(xù)運(yùn)行，即申請將110kV#6PT轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)，并聯(lián)系廠家人員確定解體檢查。

解體發(fā)現(xiàn)：在工廠對該P(yáng)T間隔進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)PT的四塊屏蔽板中有一塊松動(dòng)，細(xì)查發(fā)現(xiàn)屏蔽板有5個(gè)Ф6mm塑料螺栓斷裂，其螺栓和金屬螺帽全散落到底部。

原因分析：據(jù)解體后情況分析，屏蔽板上絕緣螺栓斷裂后，與其配套使用的金屬平墊、金屬螺母在倒置安裝狀況下，散落于絕緣盆子上，在PT通電時(shí)形成懸浮電位，致使用超高頻測試儀測試時(shí)該項(xiàng)PT的數(shù)值與其他相有異。絕緣螺栓斷裂現(xiàn)象分析：與絕緣螺栓的材質(zhì)有關(guān)，因?yàn)镻T器身在裝配前工藝要求需經(jīng)過烘干處理（烘干溫度為60±5℃），原聚四氟乙烯材質(zhì)尼龍螺栓在烘干后變脆，再加上長途運(yùn)輸過程中震動(dòng)，造成斷裂。

原絕緣螺栓現(xiàn)用絕緣螺栓顏色純白色乳白色材質(zhì)聚四氟乙烯尼龍施加力2N3N是否發(fā)生斷裂是否，但螺栓有少量變形，螺紋出現(xiàn)滑絲原、現(xiàn)用絕緣螺栓對比

220kV某站110kVGIS刀閘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧脫落缺陷

在進(jìn)行GIS局放測試工作中發(fā)現(xiàn)110kVGIS1535梧鹽Ⅰ線間隔存在較強(qiáng)局放信號，對梧鹽I線1535間隔線路側(cè)刀閘部門進(jìn)行了開蓋檢查，在檢查中發(fā)現(xiàn)了15354刀閘B相傳動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧脫落于導(dǎo)電桿內(nèi)，導(dǎo)電桿內(nèi)粉塵較多，撥叉有輕微電弧燒傷痕跡，軸銷被電弧燒蝕較嚴(yán)重軸銷脫落于導(dǎo)電桿內(nèi)，B相導(dǎo)電桿未正常分開。

原因分析：在廠內(nèi)裝配時(shí)彈簧掉入導(dǎo)電桿中沒有發(fā)現(xiàn)，在隔離開關(guān)分、合操作時(shí)使得撥叉與軸銷間產(chǎn)生間隙，致使撥叉與導(dǎo)電桿間產(chǎn)生電位差，產(chǎn)生局部放電，放電使撥叉和軸銷燒損并產(chǎn)生粉塵。經(jīng)過長期的局放放電，軸銷燒蝕嚴(yán)重直至脫落，致使B相傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈，最后導(dǎo)致B相導(dǎo)體無法正常分開。

220kV某站220kVGISCT氣室異響

運(yùn)行人員在設(shè)備巡視過程中發(fā)現(xiàn)該站220kV明中乙線2765開關(guān)母線側(cè)B相CT氣室有異響和振動(dòng)。對220kV明中乙線B相