GIS带电检测技术的应用与分析

GIS带电检测技术的应用与分析

张洋

（国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁沈阳110000）

摘要：近年来，GIS带电检测技术在我国电网中也获得了广泛的应用，特别是在城市新增变电站中，由于征地难，已成为主要开关设备。本文对GIS带电检测技术的应用进一步分析，以供同仁参考借鉴。

关键词：GIS；带电检测；技术的应用

引文：GIS运行可靠性较高，但在其生产、安装及运行过程中，其内部不可避免地存在绝缘隐患，并对设备的安全运行造成威胁，为了减少设备停电检修和测试的时间，因此进行GIS现场带电检测试验是很有必要的。

一、GIS电气设备的组成成分

GIS电气设备一般可以分为几个部分构成：按照电气功能划分可分为：断路器、隔离开关、接地开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、就地控制柜、电缆终端等部分。按照功能区分则可分为：内部传动系统、密封系统、接地系统、SF6的绝缘系统、储能系统、电气控制系统等。GIS设备还有其他构成，包括辅助元件、备品备件、专用工具等；以及辅助设备，在线监测系统，其他装置设备等。

二、GIS带电检测技术应用存在的问题

（1）较高端的带电检测仪器性价比、普及率较低，带电测试更因其明显的便捷性应用越来越多，但较高端的带电技术往往仪器成本较高，在电网中的普及率较低，如紫外成像检测仪，SF6激光检漏仪，变压器、互感器局放等，部分核心部件来源于进口，整体价位偏高。另外，部分设备在应用时存在一些实用性不足的特点，如某型号SF6激光检漏仪在检测GIS设备时，存在观测死角，在罐体上使用时，三脚架支撑困难。

（2）部分测试标准、导则不完善。如开关柜局放测试、暂态地电位测试等测试项目，目前仍以厂家提供的经验性数值为测试标准，没有具体的针对性导则，测试灵活性较大。

（3）带电检测仪器的维护管理工作有待完善。大部分带电检测仪器都相对较精密，价格也较高，很多是使用电池的，有些仪器极容易出现因操作不当或是维护不周造成的仪器性能明显下降。对于使用电池的仪器，在没有工作又长时间未充电时，电池性能往往会下降较快，仪器的正常使用、待机时间缩短。

三、GIS带电检测技术的应用与分析

3.1气体的泄漏及湿度检测

（1）泄漏检测

SF6气体泄漏一类事故通常发生在各个焊接点处或是管道的接头处。主要的原因是密封垫的老化或是焊接缝出现砂眼等不可抗力因素，所以有关单位每年都会为了确保正常的工作压力而补充大量的SF6气体。SF6气体泄漏的主要检查部位为各气室的仪表、阀门、接头、法兰面接口等，检测设备多为卤素气体检测仪。不过在检测过程中，工作人员需要注意对各类干扰进行排除，以确保检测结果的准确性。除了使用仪器外，也可以通过降压法来完成此项任务，即对各气室的温度、压力的初始值进行记录，并在一段时间后检查其变化值，最后通过计算得出平均漏气率，受操作特点的影响，该方法主要用于长期监测。

（2）湿度检测

SF6湿度检测也是相关的重要部分，如果设备内的水分含量过高会引起相应的故障。我国开展此项工作已经历时多年，并总结出了一套科学、合理的标准和规范，为有关单位的检修和故障排除提供了重要的参考依据。一般来说，在微水运行的情况下，SF6气体在断路器气室的湿度标准为300μＬ/Ｌ，在其它气室为500μＬ/Ｌ。就以往的实践经验来看，湿度超标的原因主要是密封不严所导致的水分渗入，随着时间的推移，气体中的水分含量逐渐增加，当达到一定值时产生故障。另外，大气及设备中水蒸气分压力的巨大差异也是造成水分渗入的主要原因。

3.2超声波和特高频局部放电测量

超声检测法是基于超声脉冲回波技术，可以通过外壁的超声传感器收集超声放电信号并对信号进行分析。超声波测试技术抗干扰能力较好，不受电气信号干扰，但易受现场噪音的影响。它对自由颗粒缺陷具有较高的检测灵敏度，但对固体绝缘表面及内部的缺陷敏感度较低。超声能量衰减较快，可认为经过绝缘子（死盆）后能量衰减60％，因此现场检测时在断路器断口处、隔离开关、接地刀闸、电流互感器、避雷器等处均应设置测试点。特高频检测法克服传统的脉冲电流法测量频率低、频带窄的缺点，通过检测远高于传统测量频率的局部放电的电磁场信号来对GIS进行诊断，可以较全面地研究局部放电的本征特征。特高频测量法检测灵敏度高，对自由颗粒缺陷及绝缘体内部的缺陷均较敏感，且基本不会受到现场噪音的影响。

结合现场检测，由于超声波法需逐点检测，并要求完全对准缺陷时才能准确检测到信号，而特高频法测量范围较广，精度更高，因此现场应用时两种方法可联合使用，发挥取长补短的作用，提高判断的准确性。大量现场测量经验表明，当GIS设备分支母线较长，且离地面距离较高时，极易漏测和忽略，如设备内部因安装或质量存在隐患，运行多年后局部放电强度会不断加剧，导致严重的事故，因此对长分支母线的特高频和超声波局部放电测量必须也按照标准和规范执行。

局部放电监测方法：

（1）电测法

常见的电测法中，以下几种被广泛认可，并实际投入到实践中，取得很好成果。

1）耦合电容法。此方法结构简单，易于实现。但缺点是由于简单，无法识别多种局部放电信号，因此，只限制于有限使用部分，很难得到大力的推广。

2）特高频法。此方法是由国外提出，其优点是灵敏度极高，原理是通过放电部分传导到不同传感器的时间差，精确查找出放电的部位。此方法对传感器的要求极高，并且成本非常高。

（2）非电测法

与电测法相比，非电测法的优势显著，它避免了电气的干扰。

1）超声波监测法。根据的原理是采用超声波定位法，根据局部放电所产生的波动和声音，对放电部位予以精确定位。此方法的抗电磁干扰能力强，但因为声音在SF6中传导的速率很低，还有其他的副作用，导致结果复杂。因此，运用此方法的人员必须是经验丰富或是经过严格培训的员工。

2）化学监测法。此方法通过GIS中设备中对放电产生的生成物成分进行检测，从化学的角度判断局部放电的情况。

3）光学监测法。尽管运用光电倍增器能够监测每一个光子的发射，但是，由于受GIS设备中的SF6气体、玻璃对光子有强的吸收作用以及GIS设备光滑内壁反射的影响，采用该方法并不能够对故障发生点进行准确的定位。因此，此方法适合于已知放射源位置的情况。虽然，目前用于GIS局部放电监测的方式方法有很多种，但超声波和特高频法是最为常用和有效的，国内外对其进行的研究也更加深入、全面。由于不同的监测方法有着不同的适用范围，因此，工作人员想要提高故障检测工作的效率和质量，就必须对其进行细致的了解和掌握，做到综合、合理、有针对性的运用。

结束语

GIS设备的带电检测技术是对其状态评估、提供检修依据的重要手段。通过经验的积累，认为是要开展带电检测工作应对工况和测试条件进行认真的分析，制定明确方案。不能认为一套设备能简单解决全部问题，比如特高频和超声波就是两种适用性互补的方法。通过综合检测手段的应用和数据分析，更重要的是经验的积累，才能得到较为准确的测试结论。

参考文献

[1]肖燕，郁惟镛．GIS中局部放电在线监测研究的现状与展望［J］．高电压技术，2005(1)．

[2]何宾，王勇．GIS带电测试技术在广州的应用［J］．高电压技术，2004(4)．

[3]黄家旗．GIS在线监测系统的研究［M］．北京:清华大学出版社，2001．