王 娜 許學勤 譚向宇

(1.云南電網(wǎng)公司昆明供電局，云南 昆明 650011;2.云南省電力設計院，云南 昆明 650051;3.云南電網(wǎng)電力研究院，云南 昆明 650217)

1 前言

氣體絕緣組合電器(GIS)利用了較強電介質(zhì)強度的壓縮SF6氣體，相較于空氣絕緣，具有很大絕緣強度這一優(yōu)勢。更重要的是，SF6具有很強的滅弧能力，而空氣絕緣不具備這樣的特性。由于其優(yōu)異的絕緣性能以及壓縮電氣設備空間的優(yōu)勢，廣泛應用于電力系統(tǒng)。

目前，對于GIS絕緣監(jiān)測和檢測技術(shù)有很多，例如脈沖電流法、超聲波法和超高頻法，這些方法對于GIS檢測具有不同優(yōu)勢，而應用廣泛的是超聲波法。超聲法對于GIS內(nèi)金屬顆粒缺陷以及松動引起的振動具有較高的靈敏度，及時放電缺陷不發(fā)生放電，振動缺陷仍然可以通過超聲法檢測到。超聲法在現(xiàn)場應用中通過超聲信號幅值來判斷缺陷位置以及類型，但現(xiàn)場應用時往往忽略超聲信號波形其它特征，而缺陷類型不能簡單依靠單一樣本進行判斷，應當綜合應用大量數(shù)據(jù)積累進行分析和研究。

以下采用超聲法獲取大量超聲信號，基于局部放電超聲信號分布特性分析研究現(xiàn)場GIS內(nèi)部缺陷。

2 試驗測試儀器

實驗對象為某110kV室內(nèi)GIS變電站，主要是通過普測，通過幅值大小變化定位GIS腔體。

試驗所采用的儀器是AIA超聲局放儀，其功能可以產(chǎn)生相位譜圖以及連續(xù)模式下實時超聲信號顯示。其典型圖譜如圖1所示。

圖1 超聲信號典型連續(xù)圖

3 變電站現(xiàn)場狀況

對GIS變電站進行帶電普測巡檢，超聲局放儀選擇外接220V電源供電進行圖譜同步。試驗時注意關閉排風扇以及空壓機。背景噪聲水平如下圖2所示。環(huán)境噪聲維持在4mV以下。

圖2 背景噪聲水平

4 GIS變電站現(xiàn)場超聲檢測分析

110kV線路電壓互感器氣室、110kV線路避雷器氣室、110kV線路隔離開關氣室、斷路器接地開關、斷路器CT氣室測試譜圖中超聲信號幅值均低于4mV，因而可以判斷這些氣室并未發(fā)生發(fā)電或者振動現(xiàn)象，如圖3所示。圖中橫軸代表相位(與供電電源相同步)，縱軸為超聲信號幅值。

圖3 斷路器CT氣室

PT氣室附近具有明顯的超聲信號圖譜，如圖4所示。圖4連續(xù)模式下顯示超聲信號幅值已經(jīng)6mV，并且明顯還有一次和二次頻率成份。

圖4 連續(xù)模式超聲信號

如圖5所示為超聲信號相位譜圖。從圖譜中可以看到這個PT氣室具有明顯的相位關系，并且將超聲傳感器放置相鄰氣室沒有類似現(xiàn)象。依據(jù)幅值與相位關系中180°至270°之間存在明顯凸起，以及在0°至90°之間存在明顯的凸起，因而可以通過該相位圖譜初步判斷為放電或者振動。圖6橫軸為相位關系，縱軸為超聲信號幅值。

圖5 超聲信號相位譜圖

為進一步分析大量超聲信號統(tǒng)計關系，因而建立脈沖數(shù)量與超聲幅值、飛行時間(相鄰兩個脈沖時間間隔)和脈沖數(shù)量與相位關系。圖6所示，超聲信號相位圖譜。圖中顯示超聲信號幅值完全集中于與3－7mV之間，具有較高的穩(wěn)定性，這說明GIS內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的超聲信號具有穩(wěn)定性，缺陷具有固有性，不是偶發(fā)性放電現(xiàn)象。

圖6 超聲信號相位譜圖

從圖7中可以看出，超聲信號飛行時間與脈沖數(shù)據(jù)呈現(xiàn)遞減趨勢，主要體現(xiàn)在脈沖數(shù)量主要集中于2.2ms至8.9ms之間，說明超聲脈沖時間序列中，脈沖之間是具有一定時間間隔的，并且這些時間間隔并不是均勻的(不是相等的)，通過脈沖數(shù)據(jù)量聚集程度分析，大部分放電能量主要集中于低能量區(qū)域，而高能量區(qū)域則較少。

圖7 超聲信號飛行譜圖

如圖8所示，超聲信號相位分布圖譜。從這個圖中并沒偶明顯發(fā)現(xiàn)超聲脈沖數(shù)量比較均勻分布與相位關系中。

圖8 超聲信號相位分布譜圖

5 結(jié)論

基于大量超聲信號圖譜分析以及統(tǒng)計圖譜普測，可以明確判斷通過超聲信號圖譜可以判斷GIS氣室的確存在較為明顯的缺陷，統(tǒng)計特性相對集中，尤其是在連續(xù)圖譜模式、超聲相位圖譜以及脈沖數(shù)量與超聲信號幅值關系中存在明顯放電或者振動現(xiàn)象。試驗結(jié)果還表明，單純依靠幅值變化分析缺陷類型手段單一，應該依靠多源分析手段結(jié)合統(tǒng)計分布特性可綜合判斷GIS內(nèi)部缺陷。

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