電力系統(tǒng)預(yù)防性試驗資料

GIS故障檢測新技術(shù)

1.前言氣體絕緣金屬封閉組合電器（簡稱GIS）。優(yōu)點是：具有運行可靠性高，維護(hù)方便，占地面積少等優(yōu)點而越來越得到廣泛的應(yīng)用。GIS在現(xiàn)場安裝后，進(jìn)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(jīng)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(jīng)驗表明，GIS內(nèi)存在的一些缺陷，最初可能無害，也不容易發(fā)現(xiàn)，隨著運行年限的長久，在開關(guān)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(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，以致最終發(fā)展為擊穿放電事故，使得GIS停電檢修，造成很大的經(jīng)濟損失，GIS電壓等級越高，停電造成的損失越大。

在廣東省應(yīng)用GIS故障檢測技術(shù)前,電網(wǎng)運行中的GIS已發(fā)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(fā)生過絕緣閃絡(luò)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(fā)電機停運兩天，直接損失電量達(dá)3200萬千瓦時?？梢?，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(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部絕緣故障，并能準(zhǔn)確定位，使得GIS的檢修工作能有計劃地進(jìn)行，縮短檢修時間和節(jié)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(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電,而沒有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間,即尚未擊穿,這種現(xiàn)象稱為局部放電。局部放電產(chǎn)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(dǎo)起始電壓和擊穿電壓。局部放電可能發(fā)生在導(dǎo)體上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內(nèi)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(fā)的：a載流導(dǎo)體表面缺陷，如毛刺、尖角等引起導(dǎo)體表面電場強度不均勻。這些缺陷通常在制造質(zhì)量上或安裝時刮傷造成的，在穩(wěn)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(zhì)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(nèi)在制造和安裝過程中存留的自由導(dǎo)電微粒。d導(dǎo)電部分接觸不良。GIS內(nèi)超高頻（UHF）信號的傳播特性GIS內(nèi)局部放電信號頻帶極寬(>1GHz)。由于其結(jié)構(gòu)特點具有良好的波導(dǎo)體，超高頻（UHF）電信號能夠在其中有效地傳播，UHF信號在GIS內(nèi)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(nèi)部沒有任何阻隔時，信號衰減極小，而在經(jīng)過不連續(xù)部分或受阻時，如盆式絕緣子、轉(zhuǎn)角、T連接等信號則產(chǎn)生衰減，UHF信號每經(jīng)過一個絕緣子，信號強度衰減了3—6db，因此可以根據(jù)各部位UHF信號的大小而準(zhǔn)確地判斷故障位置。UHF信號頻率高，具有很強的穿透性，在經(jīng)過絕緣子時，可以通過絕緣子與金屬法蘭的接縫到達(dá)GIS外部，因此在盆式絕緣子外部測量GIS內(nèi)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(dǎo)體上的信號圖1中高頻放電信號強度逐漸衰減．其規(guī)律如下：Z1>Z3＞Z5，Z2＞Z4、Z5、Z63.GIS局放測試基于的機理（1）GIS內(nèi)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(jù)不同位置的信號強弱，可準(zhǔn)確定位故障點4.局部放電測量系統(tǒng)(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(jìn)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(jié)果能夠真實地反映運行中GIS內(nèi)部故障的放電特性。圖2GIS試驗段結(jié)構(gòu)圖1、2、3--盆式絕緣子A、B、C--內(nèi)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(jìn)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(nèi)導(dǎo)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(shù)據(jù)，可以得出，放電信號的強度是隨距離故障點越遠(yuǎn)強度越小，從而可以做到準(zhǔn)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(tǒng)的性能和效果，內(nèi)外天線均能測到局部放電信號,內(nèi)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)是非常適用于運行中GIS故障檢測。（2）測量系統(tǒng)與方法

GIS內(nèi)部放電伴隨有聲、光、電的產(chǎn)生和SF6氣體的化學(xué)變化以及機械振動在外殼的傳播。國內(nèi)外的科學(xué)家們根據(jù)GIS的放電特性對GIS內(nèi)部故障檢測方法作了研究，據(jù)報道，主要檢測方法有：a.甚高頻法b.超聲波法c.化學(xué)法我們采用的是甚高頻法，這種測量方法效果好。測量裝置圖如下：

信號旗探測刻器系件統(tǒng)乓信膠號處吃理系懂統(tǒng)槐波飛形及錫頻譜攜分析私系統(tǒng)圖3接GI爐S故倘障檢鑼測裝古置測甩量系艦統(tǒng)設(shè)門計方殃框圖妻：從測驢量系吳統(tǒng)方謀框圖您可見榜是由前三大下部分航組成死的，絡(luò)至關(guān)洋重要域的是葬信號夠探測勒器系愿統(tǒng)和建信號涌處理架系統(tǒng)挽，它鞏將影引響到負(fù)測量輔靈敏賺度和續(xù)準(zhǔn)確飛度。5.哭GI吹S故縣障檢丹測的實際逃應(yīng)用從1懸99購9年照下半釣?zāi)觊_凡始我隔們已盤開展觀了運蒸行中傅GI車S局晴部放終電檢荒測試麻驗，料到目檔前為赤止，狀我們?nèi)鲆褜ν?0眉多個沾GI荷S變耀電站項次進(jìn)穴行檢科測，羽共發(fā)乞現(xiàn)三王起G軌IS血局部崇放電孟缺陷英，其胳中一箏起是扎廣州沾抽水派蓄能救電廠名50境0k鐮VG柱IS例蓄北科出線知間隔巡壽一處借絕緣虧子有尚局部別放電著現(xiàn)象偉，另蝴外二訴起是和珠海埋變電添站1杠10干kV搏GI喇S珠腥九丙腦線間偷隔和歷11炕0k女VG堪IS設(shè)珠蘭霧甲線怖間隔膨有嚴(yán)往重的香局部哥放電恰缺陷扔?，F(xiàn)將熔珠海陽變電裳站1撈10賠kV瓶GI肥S珠坐九丙耳線間巴隔缺輔陷情賞況簡桑述如下：珠海普變電飯站1緊10臘kV遍GI度S是方西安猛高壓餅開關(guān)脂廠與陡日本野三菱觸合作產(chǎn)碗品，艱19瘡96手年投每產(chǎn)，綿珠九展丙線鞠間隔芳19翼99怠年初啊才投開入運行。19生99鑰年7吵月2裳7日躲對該澡站1渡10氏kV鍛GI打S進(jìn)屋行帶濁電檢膛測，述發(fā)現(xiàn)沙珠九丙忽線間塑隔避膽雷器暢上方醒與P湯T之五間氣乳室放揮電嚴(yán)污重，杜見示匪意圖4堂和圖志5、頓6波魄形圖釀和圖烈7故鳥障部綠位照堵片，僚放電炕信號咽很強肺，信扒號幅鎖值超注過5秤0V判!而奔一般片GI夠S內(nèi)鏟部絕椅緣故煙障信肌號用采外天線測丹量其瓶強度凳只為盒mV來極，我說明豪故障區(qū)已相孤當(dāng)嚴(yán)棕重，湖隨時備都有發(fā)茫生絕策緣擊船穿的羽可能醉，初鉗步判喚斷故流障點血在避群雷器崖A相羽上方，毛建議統(tǒng)立即帖停電準(zhǔn)請廠垂家來朱處理階。8唱月初劃廠家羅派員程進(jìn)行璃處理，朋解體灑發(fā)現(xiàn)主其故姐障點兔就在心避雷充器A熊相上鹿方導(dǎo)賊體插繁接觸姿頭處，納這完發(fā)全與嚇檢測盒故障公定位煩點相鹽符合駝。圖4墾珠胡海站益11皇0k恩vG病IS利珠九稍丙間奪隔結(jié)賭構(gòu)示胳意圖(幅潮度>仆50生v)圖5欲珠躬九丙聯(lián)線2方#共絕緣月子旁率所測堵信號快圖逢圖寧5波榮形的鑰頻譜軍圖檢測牢所發(fā)盛現(xiàn)的李三起桿缺陷詠均作喇了計感劃檢斥修，嘗防止墊了事踐故的班發(fā)生像，檢焰修時瘋解體何證實蜻檢測受的故氧障定煙位準(zhǔn)雅確。6.途結(jié)且論GI膛S故訴障檢武測裝羞置經(jīng)流對電碧網(wǎng)運膛行中香的6托0多宋個G客IS塑站次鋤的實艷際應(yīng)蒸用，騰證實塊該裝區(qū)置具贈有無嚴(yán)比的傳優(yōu)點肆，其降結(jié)構(gòu)親簡單詢、使田用方潔便，對檢測廊時不縫需移綢動G棵IS畫任何隆部件瓜，不塑需停抬電，畢不影繞響G悔IS奔的導(dǎo)正常逃運行逼，測守試靈籮敏度憂高，餃故障規(guī)定位賭