張弛，徐華，王文浩，劉江明

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007；2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；3.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

GIS設(shè)備局部放電在線監(jiān)測的抗干擾措施研究

張弛1，徐華1，王文浩2，劉江明3

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007；2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；3.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州311232）

通過一起局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警的案例分析，對(duì)GIS局部放電監(jiān)測系統(tǒng)中的干擾傳播途徑和抗干擾措施進(jìn)行分析研究，確認(rèn)報(bào)警信號(hào)由外界干擾引起，并采取了有效的抗干擾措施。對(duì)盆式絕緣子進(jìn)行金屬屏蔽接地后，使局部放電在線監(jiān)測信號(hào)明顯減小。

特高頻；超聲波；局部放電；干擾

GIS（氣體絕緣組合電器）具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為超高壓和特高壓電力系統(tǒng)的主流設(shè)備。但是，由于設(shè)備制造、運(yùn)輸、現(xiàn)場裝配等原因，GIS設(shè)備不可避免會(huì)存在絕緣缺陷而影響其長期運(yùn)行的可靠性。局部放電信號(hào)包含了豐富的絕緣狀態(tài)信息[1]，GIS設(shè)備局部放電檢測對(duì)保證GIS設(shè)備正常運(yùn)行具有重要意義[2，3]。

GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)伴隨產(chǎn)生1個(gè)很陡的電流脈沖（上升時(shí)間小于1 ns），并在GIS腔體內(nèi)激勵(lì)頻率高達(dá)數(shù)吉赫茲的電磁波。特高頻（以下簡稱UHF）局部放電測量就是用UHF傳感器來檢測電磁波信號(hào)。局部放電在線監(jiān)（檢）測是在有各種干擾的現(xiàn)場環(huán)境中進(jìn)行的，尤其是現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)干擾情況極為復(fù)雜，局部放電脈沖信號(hào)甚至?xí)桓蓴_信號(hào)完全湮沒。為了得出準(zhǔn)確的測試結(jié)果，必須很好地鑒別或排除各種干擾。

1 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警及現(xiàn)場檢測

某GIS設(shè)備A相2個(gè)隔離開關(guān)間的內(nèi)置UHF局部放電傳感器出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，信號(hào)穩(wěn)定且具有類似局部放電信號(hào)的圖譜特征，如圖1所示。該內(nèi)置傳感器位于主變壓器間隔GIS C相進(jìn)線套管附近，B，C相2個(gè)隔離開關(guān)間的內(nèi)置UHF局部放電傳感器遠(yuǎn)離主變壓器間隔的GIS進(jìn)線套管。

使用超聲波（以下簡稱AE）和UHF局部放電檢測儀對(duì)A相2個(gè)隔離開關(guān)附近區(qū)域進(jìn)行測試。AE測試時(shí)在GIS外殼上每隔2 m測試1點(diǎn)，整個(gè)區(qū)域未檢測到AE信號(hào)。在報(bào)警區(qū)域的每片絕緣子及附近空間進(jìn)行UHF測試，均采集到UHF信號(hào)。在該區(qū)域UHF傳感器緊貼絕緣子時(shí)采集到的信號(hào)要弱于靠近外殼短接片的信號(hào)，且在A相與B相之間檢測到的信號(hào)弱于A相與主變壓器間的信號(hào)，越靠近主變壓器進(jìn)線套管，信號(hào)越強(qiáng)，如圖2所示。因此可確認(rèn)干擾源來自主變壓器進(jìn)線套管。

經(jīng)紫外電暈成像技術(shù)檢測，主變壓器C相GIS進(jìn)線套管頂端存在1個(gè)放電源，位于該內(nèi)置UHF傳感器的正前方，跟蹤結(jié)果表明該放電源放電信號(hào)近期有所增大，導(dǎo)致UHF局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警。

圖1 內(nèi)置UHF傳感器采集的信號(hào)

圖2 外置UHF傳感器從不同部位采集的信號(hào)

2 UHF干擾的傳播途徑

經(jīng)檢測確認(rèn)該信號(hào)來自空間干擾，套管頂端的電暈放電信號(hào)以空間耦合的形式進(jìn)入該傳感器。除空間耦合外，UHF干擾的傳播途徑還有以下幾種方式：

（1）所有的窄帶信號(hào)（系統(tǒng)高次諧波、通信信號(hào)和高頻保護(hù)）、線路和絕緣子電暈放電、其他電器設(shè)備內(nèi)部放電、開關(guān)設(shè)備動(dòng)作產(chǎn)生的脈沖性放電或各種沖擊波產(chǎn)生的高頻電流脈沖等，主要通過高壓線路以傳導(dǎo)方式進(jìn)入GIS設(shè)備。

（2）可控硅整流、換流器和靜止無功補(bǔ)償器中的電力電子器件動(dòng)作引起的強(qiáng)大的周期性脈沖干擾，電弧爐等產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲和脈沖干擾，主要從變壓器低壓側(cè)感應(yīng)到高壓側(cè)，以傳導(dǎo)的方式引入GIS設(shè)備。

圖3 絕緣子外圍采用金屬包裹屏蔽

圖4 屏蔽后該傳感器采集的信號(hào)

（3）可控硅或其它開關(guān)類器件動(dòng)作產(chǎn)生的脈沖信號(hào)、各種電機(jī)產(chǎn)生的電弧放電及配電線路中存在的大量隨機(jī)噪聲等，通過電纜以電容耦合或直接傳導(dǎo)方式引入設(shè)備的試驗(yàn)電源。

3 UHF干擾的抑制及效果

經(jīng)查看，該GIS設(shè)備的母線及進(jìn)出線間隔盆式絕緣子均外帶金屬屏蔽環(huán)，但串內(nèi)間隔所有盆式絕緣子則不帶金屬屏蔽環(huán)（盆式絕緣子由不同廠家生產(chǎn)），在主變壓器進(jìn)線套管下部也配有同廠家和同型號(hào)的內(nèi)置UHF傳感器。除了上述傳感器發(fā)報(bào)警信號(hào)外，其余傳感器均未發(fā)報(bào)警信息，因此可采用對(duì)傳感器附近絕緣子法蘭進(jìn)行金屬屏蔽的方式來抑制干擾。此外，還可采用以下幾種方式對(duì)UHF的干擾進(jìn)行抑制：

（1）濾波：對(duì)常見的電暈放電干擾（主要集中在200 MHz以下頻段）和移動(dòng)通信等確定頻段的干擾信號(hào)，可以通過濾波進(jìn)行有效抑制。

（2）電源隔離：對(duì)系統(tǒng)電源側(cè)引入的干擾信號(hào)，可用隔離變壓器進(jìn)行隔離。

（3）避開斷路器和隔離開關(guān)操作：操作這些設(shè)備時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生UHF干擾信號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)采集到的信號(hào)僅可作參考，不宜納入關(guān)注范圍。

對(duì)該傳感器兩側(cè)絕緣子外圍用金屬包裹后接地，如圖3所示。屏蔽后該傳感器的報(bào)警信號(hào)消失，系統(tǒng)采集的信號(hào)如圖4所示，可見信號(hào)明顯減弱。因現(xiàn)場條件限制，有1個(gè)絕緣子還有三分之一未能用金屬完全屏蔽。

4 結(jié)語

（1）應(yīng)用UHF局部放電監(jiān)（檢）測技術(shù)的現(xiàn)場環(huán)境有各種干擾存在，因此要對(duì)干擾的傳播途徑進(jìn)行深入分析，采取有針對(duì)性的抗干擾措施。

（2）內(nèi)置UHF傳感器因殼體屏蔽作用的原因，受到的干擾信號(hào)相對(duì)外置UHF傳感器要少。

（3）對(duì)監(jiān)（檢）測到的局部放電信號(hào)，首先應(yīng)結(jié)合AE和UHF檢測結(jié)果進(jìn)行綜合分析，對(duì)信號(hào)進(jìn)行定位，確認(rèn)是外部干擾信號(hào)還是GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電信號(hào)，若是干擾信號(hào)，則應(yīng)采取相應(yīng)的干擾抑制措施，采取措施后信號(hào)將會(huì)明顯變化。

[1]王昌長，李福祺，高勝友．電力設(shè)備的在線監(jiān)測與故障診斷[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2006．

[2]高凱，倪浩，楊凌輝．GIS局部放電檢測的技術(shù)發(fā)展和分析[J]．華東電力，2012，40（8）∶1384-1388．

[3]吳張建，李成榕，齊波，等．GIS局部放電檢測中特高頻法與超聲靈敏度的對(duì)比研究[J]．現(xiàn)代電力，2010，27（30）∶31-36．

（本文編輯：龔皓）

Research on Anti-interference Measures for Online PD Monitoring of GIS

ZHANG Chi1，XU Hua1，WANG Wenhao2，LIU Jiangming3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Maintenance Branch，Hangzhou 311232，China）

Through case analysis on alarming of online partial discharge（PD）monitoring system,this paper analyzes and investigates interference transmission path in PD monitoring system of GIS and the anti-interference measures.It is confirmed that the alarming signal is from external interference and effective anti-interference measures are taken.By metal screen grounding of basin-type insulator,signal of online PD monitoring is evidently reduced.

UHF；ultrasonic wave；partial discharge；interference

TM774+.1

：B

：1007-1881（2014）12-0009-03

2014-05-09

張弛（1971-），男，浙江嵊州人，高級(jí)工程師，從事變電設(shè)備管理工作。