GIS局部放電ppt課件(1)

1、,GIS局部放電,目 錄,1.GIS的簡介 2.GIS局部放電基本概念 3.GIS局部放電的檢測原理與方法 4.GIS局部放電檢測產(chǎn)品,1.GIS的簡介 1.1 GIS的概念 1.2 GIS的特點(diǎn) 1.3 開展GIS局部放電檢測的意義,1.1 GIS的概念,六氟化硫封閉式組合電器，國際上稱為“氣體絕緣開關(guān)設(shè)備”（Gas lnsulated Switchgear)簡稱GIS，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體。,1.2 GIS的特點(diǎn),1 小型化：因采用絕緣性能卓越的六

2、氟化硫氣體做絕緣和滅弧介 質(zhì)，所以能大幅度縮小變電站的體積，實(shí)現(xiàn)小型化。 2 可靠性高：由于帶電部分全部密封于惰性SF6氣體中，大大提 高了可靠性。此外具有優(yōu)良的抗地震性能。 3 安全性好：帶電部分密封于接地的金屬殼體內(nèi)，因而沒有觸電 危險(xiǎn)。SF6氣體為不燃燒氣體，所以無火災(zāi)危險(xiǎn)。 4 杜絕對(duì)外部的不利影響：因帶電部分以金屬殼體封閉，對(duì)電磁和靜電實(shí)現(xiàn)屏蔽，噪音小，抗無線電干擾能力強(qiáng)。 5 安裝周期短：由于實(shí)現(xiàn)小型化，可在工廠內(nèi)進(jìn)行整機(jī)裝配和試驗(yàn)合格后，以單元或間隔的形式運(yùn)達(dá)現(xiàn)場，因此可縮短現(xiàn)場安裝工期，又能提高可靠性。 6 維護(hù)方便，檢修周期長：因其結(jié)構(gòu)布局合理，滅弧系統(tǒng)先進(jìn)，大大提高了產(chǎn)品的

3、使用壽命，因此檢修周期長，維修工作量小，而且由于小型化，離地面低，因此日常維護(hù)方便。,1.3 開展GIS局部放電檢測的意義, 隨著城市電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，GIS變電站的數(shù)量不斷增加； GIS的內(nèi)部空間極為有限，工作場強(qiáng)很高，且絕緣裕度相對(duì)較??； GIS內(nèi)部一旦出現(xiàn)絕緣缺陷，極易造成設(shè)備故障，引起的停電時(shí)間較長， 檢修費(fèi)用也很高； 國內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了數(shù)起較為嚴(yán)重的GIS事故，過去那種認(rèn)為GIS設(shè)備免維護(hù)的觀點(diǎn)已不被認(rèn)同； GIGRE調(diào)查表明，50%以上的GIS故障是可先預(yù)先發(fā)現(xiàn)的； 在GIS的交接試驗(yàn)中監(jiān)視局部放電信號(hào)，對(duì)運(yùn)行中的GIS進(jìn)行定期監(jiān)測，均是保障安全運(yùn)行的有效手段。,2.GIS局部放電基本概

4、念 2.1 局部放電的定義 2.2 局部放電的起因 2.3 局部放電的分類 2.4 局部放電的危害,2.1 局部放電的定義,局部放電：在電場作用下，導(dǎo)體間絕緣僅部分區(qū)域被擊穿（沒 有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間）的電氣放電現(xiàn)象。,雖然這些放電的幅度通常較小，但它們能導(dǎo)致逐步的劣化并最終擊穿， 因此，需要通過非破壞性的測試檢測到這些放電的存在。,特點(diǎn)：局部放電是一種脈沖放電，它會(huì)在電力設(shè)備內(nèi)部和周圍 空間產(chǎn)生一系列的光、聲、電氣和機(jī)械的振動(dòng)等物理現(xiàn)象和化 學(xué)變化。這為監(jiān)測電力設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)提供檢測信號(hào)。,2.2 局部放電的起因,原因：它是由于局部電場畸變、局部場強(qiáng)集中，從而導(dǎo)致絕緣介質(zhì)局部范圍內(nèi)的氣

5、體放電或擊穿所造成的。它可能發(fā)生在導(dǎo)體邊上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內(nèi)部。,GIS中幾種典型的缺陷,由于絕緣體內(nèi)或高壓導(dǎo)體上存在針尖狀突出物，電場不均勻，電介質(zhì)不均勻，有氣泡和雜志等原因，使絕緣體局部區(qū)域的電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿場強(qiáng)。,四種不均勻電場,尖端放電,懸浮放電,絕緣氣隙放電,自由微粒放電,2.3 局部放電的分類,內(nèi)部放電,氣隙的擊穿強(qiáng)度取決于它的尺寸以及氣體類型和氣隙中的氣體壓力。 其放電電壓近似于相同距離（大?。┙饘匐姌O間放電電壓。,表面放電,當(dāng)存在平行于介質(zhì)沿面的電場分量的時(shí)候，就可能引發(fā)沿面放電。,圖例為空氣中表面放電，油中表面放電相類似。,電暈放電,電場中尖端周圍的空氣中，高壓側(cè)

6、，地電位的尖銳邊緣，甚至電極表面。,結(jié)論： 1.電暈的起始放電電壓是電壓絕對(duì)值的函數(shù)，而不是電場強(qiáng)度的函數(shù)。 2.即使在很低的電壓下也可能會(huì)引發(fā)電暈放電。,注： 1.高壓引線及連接處應(yīng)圓滑 2.避免地電位上的突起 3.實(shí)驗(yàn)室地面上的導(dǎo)線或碎片應(yīng)清理,電樹枝放電,源于絕緣中的缺陷,電樹的兩個(gè)階段：起始：很長時(shí)間 生長：快速,2.4 局部放電的危害,（1）帶電質(zhì)點(diǎn)轟擊 打斷絕緣的化學(xué)鍵和損壞分子結(jié)構(gòu) （2）熱效應(yīng) 局部放電點(diǎn)的高溫，加速絕緣熱劣化。 （3）反應(yīng)生成物 如臭氧、水分和酸，腐蝕絕緣。 （4）輻射效應(yīng) 可見光，紫外線、射線，使絕緣脆化。 （5）機(jī)械效應(yīng) 連續(xù)的放電現(xiàn)象產(chǎn)生高氣壓，使絕緣開

7、裂。,49MVA發(fā)電機(jī)集電環(huán)相間放電,電 樹,表面放電,終端放電,3.GIS局部放電的檢測方法與原理 3.1 超高頻檢測法 3.2 超聲波檢測法 3.3 高頻電流法 3.4 聲電聯(lián)合局放測試法,根據(jù)檢測原理和手段的不同，常用的局放檢測方法有超高頻法、超聲波法及高頻電流耦合法等。,3.1 超高頻檢測法（UHF法）,原理：GIS發(fā)生絕緣故障的原因是其內(nèi)部電場的畸變，往往伴隨著局部放電現(xiàn)象，產(chǎn)生脈沖電流，電流脈沖上升時(shí)間及持續(xù)時(shí)間僅為納秒( nS ) 級(jí)，該電流脈沖將激發(fā)出高頻電磁波，其主要頻段為0.33GHz，該電磁波可以從GIS上的盤式絕緣子處泄露出來，采用超高頻傳感器(頻段為0.33GHz )

8、測量絕緣縫隙處的電磁波，然后根據(jù)接收的信號(hào)強(qiáng)度來分析局部放電的嚴(yán)重程度。,優(yōu)點(diǎn): 可以帶電測量，測量方法不改變設(shè)備的運(yùn)行方式，并且可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。可有效地抑制背景噪聲，如空氣電暈等產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般均較低,超高頻方法可對(duì)其進(jìn)行有效抑制?？垢蓴_能力強(qiáng)。 缺點(diǎn)：僅僅能知道發(fā)生了故障，但不能對(duì)發(fā)生故障的點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。而且目前沒有相應(yīng)的國際及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，不能給出一個(gè)放電量大小的結(jié)果。 目前難點(diǎn)：主要問題在于如何進(jìn)一步提高靈敏度,解決各種干擾問題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。,3.2 超聲波檢測法（AE法）,原理：GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號(hào)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沖擊的振動(dòng)及聲音，GIS局部放電會(huì)產(chǎn)生聲波，

9、其類型包括縱波、橫波和表面波?？v波通過氣體傳到外殼、橫波則需要通過固體介質(zhì)（比如絕緣子等）傳到外殼。通過貼在GIS外殼表面的壓電式傳感器接收這些聲波信號(hào)，以達(dá)到監(jiān)測GIS局放的目的。因此可以用在腔體外壁上安裝的超聲波傳感器來測量局部放電信號(hào)。,優(yōu)點(diǎn)：傳感器與 GIS設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾。設(shè)備使用簡便，技術(shù)相對(duì)比較成熟，現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)比較豐富， 可不改變設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行帶電測量，由于測量的是超聲波信號(hào)，因此對(duì)電磁干擾的抗干擾能力比較強(qiáng)，可以對(duì)缺陷進(jìn)行定位。 缺點(diǎn)：聲音信號(hào)在 氣體中的傳輸速率很低(約140m/s )，且信號(hào)中的高頻部分衰減很快，信號(hào)通過不同介質(zhì)的時(shí)候傳播速

10、率不同，且在不同材料的邊界處會(huì)產(chǎn)生反射，因此信號(hào)模式變得很復(fù)雜。另外傳感器監(jiān)測有效范圍較小，對(duì)大型設(shè)備器需要眾多的傳感器，現(xiàn)場應(yīng)用較為不便。 存在的問題： （1）無法區(qū)分放電信號(hào)和干擾信號(hào)。GIS的PT噪聲大，無法區(qū)分其中的放電信號(hào)和振動(dòng)噪聲信號(hào)；對(duì)于戶外GIS，環(huán)境噪聲很大，對(duì)超聲檢測干擾很大。（2）靈敏度低。無論縱波還是橫波，在GIS內(nèi)部傳播過程中，衰減很大，因此，超聲法對(duì)金屬顆粒外的其他類型放電靈敏度低。（3）操作不便。需要通過粘結(jié)劑將傳感器貼在GIS殼體表面，粘貼的效果和操作者的晃動(dòng)對(duì)測量效果影響很大。,3.3 高頻電流法（HFCT法）,原理：當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，高頻放電電流

11、會(huì)沿著接地線向大地傳播。高頻電流法通過在接地線上安裝高頻電流傳感器檢測高頻電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)局部放電檢測。 高頻電流法一般使用Rogowski線圈方式，在環(huán)狀磁芯材料上圍繞多圈的導(dǎo)線線圈，高頻電流穿過磁芯中心而引起的高頻交變電磁場會(huì)在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于高頻電流傳感器的測量回路與被測電纜之間沒有直接的電氣連接，屬于非侵入式的檢測方法，被檢測設(shè)備不需要停運(yùn)。,3.4 聲電聯(lián)合局放測試法,聲電聯(lián)合法的測試步驟： 1.在GIS盆式絕緣子處放置UHF傳感器，進(jìn)行超高頻檢測，進(jìn)行電磁波信號(hào)的測量，判斷是否存在電磁波信號(hào)。 2.使用超聲傳感器逐點(diǎn)進(jìn)行聲信號(hào)檢測，判斷是否存在聲信號(hào)。之后根據(jù)出現(xiàn)的幾種具體情況

12、進(jìn)行進(jìn)一步的分析判斷。,聲電聯(lián)合法的處理方法： 如果電信號(hào)和聲信號(hào)都存在，則使用超高頻法根據(jù)盆式絕緣子的位置進(jìn)行粗略定位 ， 同時(shí)使用超聲法進(jìn)行精確定位，如果兩者都定位到同一個(gè)GIS腔體且表現(xiàn)一致，則判斷該腔體內(nèi)部存在放電故障，具有絕緣缺陷，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行進(jìn)一步跟蹤檢測或采取相應(yīng)措施 。 如果只測量到了超高頻電磁波信號(hào)而沒有超聲波信號(hào)，則應(yīng)通過改變UHF傳感器的位置擺放和傳感器的方向性及信號(hào)的頻率分布，判斷是否是周圍設(shè)備發(fā)生了局部放電或者是否存在另外的干擾源，并對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤觀察 。 如果超聲波法測量到了聲信號(hào)而超高頻法沒有測量到電磁波信號(hào)，則在使用超聲法在 超聲信號(hào)最大的部位進(jìn)

13、行精確定位。通過具體位置及設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，是否是設(shè)備本身的正常振動(dòng)或者是設(shè)備的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致超高頻信號(hào)衰減很大，不能通過檢測位置測量到。并對(duì)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤觀察。 優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)提取局部放電信號(hào)的UHF信號(hào)和超聲信號(hào)，通過對(duì)兩種信號(hào)的對(duì)比分析，能更加有效地排除現(xiàn)場干擾，提高局部放電定位精度和缺陷類型識(shí)別的準(zhǔn)確性，有利于發(fā)現(xiàn)并確定絕緣缺陷。,4. GIS局部放電檢測產(chǎn)品 4.1 PDSG100型便攜式GIS局部放電測試儀 4.2 PDS-G2500/G1500型GIS局放檢測與定位系統(tǒng) 4.3 PDS-G10型GIS局部放電監(jiān)視儀 4.4 PDS-G1000型局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng) 4.5 PDS-C10

14、0型便攜式電纜局部放電測試儀 4.6 PDS-C1000型電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),4.1 PDSG100型便攜式GIS局部放電測試儀,產(chǎn)品簡介 PDSG100便攜式GIS局部放電測試儀是專為GIS設(shè)備的絕緣狀態(tài)的現(xiàn)場巡測而設(shè)計(jì)，對(duì)于不同電壓等級(jí)GIS設(shè)備使用多通道聲電聯(lián)合檢測技術(shù)對(duì)GIS內(nèi)部的局放信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和診斷。 四路檢測通道可以根據(jù)不同的測試方案接入超聲或超高頻信號(hào)單元，檢測信號(hào)經(jīng)過采集、調(diào)理和放大后經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理傳輸至便攜主機(jī)。安裝在便攜主機(jī)上的系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)分析模塊自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、計(jì)算和脈沖提取，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和指紋庫的比對(duì)后評(píng)估GIS的絕緣狀態(tài)，判斷缺陷類型和缺陷的位置，

15、并給出維護(hù)建議。為GIS設(shè)備安全運(yùn)行以及狀態(tài)檢修提供有力的依據(jù)。,系統(tǒng)組成,超高頻局放傳感器,超聲傳感器及放大器,測試儀主機(jī)及監(jiān)控電腦,兩種選配型號(hào)： PDSG100A型：配置4通道超高頻傳感器，其中一路可配置為噪聲干擾傳感器 PDSG100B型：配置2通道超聲傳感器+2或4通道超高頻傳感器，多通道聲電聯(lián)合檢測,采用聲電聯(lián)合定位分析技術(shù)，通過聲電時(shí)延計(jì)算可對(duì)局放源進(jìn)行精確定位； 超高頻傳感技術(shù)，避開低頻噪聲干擾，有效提高信噪比； 四通道同時(shí)采集局放信號(hào)，根據(jù)現(xiàn)場情況干擾通道，抑制現(xiàn)場的各種干擾； 單次檢測和連續(xù)監(jiān)測兩種運(yùn)行模式，PRPD和PRPS兩種顯示模式，可顯示50個(gè)工頻周期以上的檢測信號(hào)

16、； 軟件分析程序包含數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和指紋庫，自動(dòng)分析缺陷類型； 支持連續(xù)監(jiān)測模式，可對(duì)歷史信號(hào)進(jìn)行分析處理，給出可信的診斷建議。,主要功能與特點(diǎn),4.2 PDS-G2500/G1500型GIS局放檢測與定位系統(tǒng),產(chǎn)品簡介 PDS-G2500/G1500型GIS局部放電檢測與定位系統(tǒng)用于帶電檢測氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的內(nèi)部缺陷。基于聲電聯(lián)合檢測方法，利用高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器記錄和分析設(shè)備的局部放電信號(hào)，比較分析超高頻、超聲波和HFCT的不同頻段信息，分辨真實(shí)的局放信號(hào)和外部干擾。超高頻放大器可以接內(nèi)置和外置的UHF傳感器，可在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)待測設(shè)備進(jìn)行局部放電在線測試及診斷，根據(jù)信號(hào)的傳播時(shí)延和強(qiáng)度，精確定位和

17、判定缺陷類型，評(píng)價(jià)缺陷的危害程度，以便了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，避免重大絕緣事故的發(fā)生。,系統(tǒng)組成,超高頻傳感器 超聲傳感器 高頻電流傳感器,示波器檢測裝置,UHF檢測組件,數(shù)字存儲(chǔ)示波器,檢測專用連接線纜,局部放電檢測信號(hào)調(diào)理裝置,超高頻（UHF）傳感器,系統(tǒng)配套濾波器組件及非接觸式AE傳感器,綜合采用超高頻、超聲波和高頻電流檢測技術(shù)，可有效地解決變電站現(xiàn)場局放測試中的抗干擾問題，提高檢測結(jié)果的可信度； 采用高速數(shù)字存儲(chǔ)示波器，可分析超高頻、超聲波和高頻電流信號(hào)的波形細(xì)節(jié)和時(shí)域特征； 測試以超高頻巡測為主，發(fā)現(xiàn)問題再結(jié)合超聲波和高頻電流檢測，局放帶電測試速度快，效率高； 利用聲電聯(lián)合檢測技術(shù)

18、，可對(duì)局放源進(jìn)行準(zhǔn)確定位分析，定位精度高； 可根據(jù)局放信號(hào)的相位特征和波形特征，判斷局放類型； 系統(tǒng)可用于變電站GIS、開關(guān)柜、變壓器和電力電纜等設(shè)備的局放帶電檢測。,主要功能與特點(diǎn),4.3 PDS-G10型GIS局部放電監(jiān)視儀,產(chǎn)品簡介 PDS-G10型局部放電監(jiān)視儀用于檢測安裝在室內(nèi)外的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(GIS）的內(nèi)部缺陷，監(jiān)視儀支持內(nèi)置/外置超高頻局放傳感器和干擾傳感器。監(jiān)視儀通過測量局放傳感器的輸出信號(hào)，與外部噪聲傳感器的信號(hào)進(jìn)行比較分析，統(tǒng)計(jì)和智能判斷設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號(hào)，從而在線監(jiān)測GIS設(shè)備的局部放電水平和狀況，減少和避免因?yàn)檫@類故障而造成損失。監(jiān)視儀可以獨(dú)立工作，也可以通過網(wǎng)

19、絡(luò)組成分布式局放監(jiān)測系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)服務(wù)器上顯示信號(hào)趨勢、缺陷類型診斷和狀態(tài)評(píng)估等。,系統(tǒng)組成,外置式/內(nèi)置式局放傳感器及噪聲傳感器,局放監(jiān)視儀前端,超高頻傳感技術(shù)，避開低頻噪聲干擾，有效提高信噪比； 超高速檢波技術(shù)，可有效捕捉超高頻信號(hào)的時(shí)域特征； 同時(shí)采用超高頻局放傳感器及外部噪聲傳感器進(jìn)行信號(hào)比對(duì)，可有效剔除外界干擾信號(hào)，提高局放診斷分析的準(zhǔn)確度； 小型高效化設(shè)計(jì)，局放傳感器及噪聲傳感器的配置通信數(shù)靈活可選； 可組成分布式監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行全站局放水平聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。,主要功能與特點(diǎn),4.4 PDS-G1000型局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),產(chǎn)品簡介 PDS-G1000型局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)是專為GIS設(shè)備的

20、絕緣狀態(tài)監(jiān)測而設(shè)計(jì)的，運(yùn)用超高頻傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)檢測GIS內(nèi)部的局放信號(hào)，通過后臺(tái)的數(shù)據(jù)分析軟件和智能診斷系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，評(píng)估GIS的絕緣狀態(tài)，判斷缺陷類型和缺陷的大致位置，并給出維護(hù)建議。,外置式/內(nèi)置式局放傳感器及噪聲傳感器 局放檢測前端 后臺(tái)服務(wù)器,系統(tǒng)組成,超高頻傳感技術(shù)，避開低頻噪聲干擾，有效提高信噪比； 支持多種GIS內(nèi)/外置超高頻局放傳感器； 超高速檢波技術(shù)，可有效捕捉超高頻信號(hào)的時(shí)域特征； 多個(gè)傳感器在不同位置進(jìn)行檢測，全面了解設(shè)備內(nèi)部的放電情況，并能通過比較傳感器之間的信號(hào)對(duì)缺陷位置進(jìn)行定位； 提供干擾傳感器、信號(hào)脈沖識(shí)別、特征圖譜分析等多種抗噪手段，最大限度抑制各種干擾； 局域網(wǎng)組成分布式監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所有傳感器的同步采集； 使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和智能診斷技術(shù)，對(duì)所有歷史信號(hào)分析，給出高置信度的診斷結(jié)論并給出相關(guān)維護(hù)建議。,主要功能與特點(diǎn),4.5 PDS-C100型便攜式電纜局部放電測試儀,產(chǎn)品簡介 PDSC100型便攜式電纜局部放電測試儀是專為電力