陸曉勇，方 杰，牛 云

（河南平芝高壓開關(guān)有限公司，河南 平頂山 467000）

1 實驗室研究

1.1 試驗與測試系統(tǒng)

試驗采用了常規(guī)脈沖電流局放檢測法與特高頻測試回路相結(jié)合的綜合測試系統(tǒng)。通過兩種測量技術(shù)對局放波形進行對比和驗證。將各種缺陷放電模型置于封閉的樣機殼體內(nèi)來模擬GIS局放，常規(guī)脈沖電流法采用并聯(lián)測試回路進行檢測。使用內(nèi)置傳感器和外置傳感器分別進行特高頻測試。試驗和測試系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 試驗與測試系統(tǒng)

1.2 模型設(shè)計

擬采用真實的局部放電物理模型來模擬GIS內(nèi)部的局部放電現(xiàn)象，確保所產(chǎn)生的局部放電信號的真實性。針對現(xiàn)實中GIS設(shè)備運行過程中常見的故障缺陷，設(shè)計出四類典型的放電模型：

（1）絕殼體上尖端放電缺陷模型：由于殼體焊縫加工不良、磕碰或擦刮、較大金屬異物粘附殼體底部出現(xiàn)。通過在殼體內(nèi)表面徑向安裝針形金屬材料來模擬這種放電類型。

（2）絕高壓導(dǎo)體上尖端放電缺陷模型：高壓導(dǎo)體表面有金屬突出物通常是由于倒角不良加工、或組裝時工器具擦刮。通過在導(dǎo)體外表面徑向安裝針形金屬材料來模擬這種放電類型。

（3）絕殼體上金屬自由顆粒放電缺陷模型：GIS在制造、組裝及運行過程中不可避免會出現(xiàn)自由金屬微粒，自由金屬微粒是GIS中最常見、危害最大的絕緣缺陷。通過在GIS殼體底部內(nèi)表面上放置一定數(shù)量（3～5個）的片或針狀鋁材或銅材來模擬這種放電類型。

（4）絕緣子表面固定金屬微粒缺陷模型：在絕緣件組裝過程中磕碰到軟金屬材質(zhì)工器具或產(chǎn)品零件，絕緣子表面刮蹭處會出現(xiàn)長片狀金屬微粒，以及其他自由金屬微粒與粘劑結(jié)合緊密附著在絕緣子表面進而形成絕緣表面固定金屬顆粒，如果長期固定在絕緣子表面，就會形成絕緣子表面金屬污染缺陷。通過條形細(xì)銅片或絲粘于絕緣子上面來模擬這種放電類型。

2 局放模型識別應(yīng)用

目前，脈沖電流法和特高頻法廣泛應(yīng)用于GIS制造廠內(nèi)及現(xiàn)場運行電網(wǎng)。局放模型識別可以精確判定局放缺陷類型，做針對性故障處理和風(fēng)險評估，主要應(yīng)用在兩個方面：一是在GIS制造設(shè)備出廠絕緣試驗中的局放檢測評估；二是對運行的GIS變電進行特高頻局放檢測，對疑似局放現(xiàn)象識別判定。

2.1 運行GIS變電站局放檢測及識別

在對某126 kV GIS變電站進行帶電檢測過程中,發(fā)現(xiàn)斷路器與出線快速地刀之間特高頻局放檢測信號異常。特高頻局放檢測位置示意圖及異常部位現(xiàn)場實物圖如圖2所示。

對圖2中的各點進行特高頻檢測，檢測情況為測量點④、③無明顯局放信號接近背景噪音-78 DBm；測量點②信號幅值比背景噪音略大為-75 DBm，但與局放模式識別庫對比無明顯局放特征；測量點①、⑤均有明顯局放信號，局放測量數(shù)值大，分別為-61 DBm、66 DBm，且位置①處相較⑤處更大。測得各數(shù)據(jù)距離點①越遠(yuǎn),信號幅值越小。根據(jù)特高頻信號的傳輸特性及在GIS結(jié)構(gòu)的信號衰減原理，可以得出信號源位于①、⑤之間，且距離位置①更近。

圖2 特高頻局放檢測位置及異常部位現(xiàn)場實物圖

為了排除外界干擾，能更好地觀察信號的連續(xù)性和局放特征，對異常部位采取分時段測量診斷。在3 d時間里早、中、晚三個時間段進行了局放測試。得出的特高頻信號局放圖譜波形類似，僅幅值稍有差異，但每次均為位置①信號較強。

根據(jù)前述檢測獲得的異常圖譜（圖3），對照局放模型識別庫圖譜進行對比分析：脈沖分布在正負(fù)半周的上升沿和下降沿，且正負(fù)半周對稱分布；信號幅值在不同相位基本保持不變，局放波形形態(tài)呈“一”字型，符合絕緣子表面固有金屬顆粒放電特征和局放圖譜。因此，判斷信號源位于①處附近的絕緣件上。經(jīng)返廠解體檢查發(fā)現(xiàn)，靠近快速接地側(cè)絕緣子表面中部有約3 mm的細(xì)絲金屬物緊粘附于表面。

圖3 檢測數(shù)據(jù)顯示圖

2.2 GIS設(shè)備制造出廠絕緣試驗中的局放檢測

在對某252 kV OB間隔進行出廠試驗時，施加雷電沖擊電壓±1050 kV各三次通過，工頻耐受460 kV/min合格，但整體對地進行脈沖電流法局放檢測時發(fā)現(xiàn)局放異常；預(yù)加電壓460 kV時，動態(tài)局放量為1.5~8 pC且不斷跳動變化，相位分布在于0°~180°及180°~360°且沿180°軸線對稱，放電密度及放電量由90°及270°向兩側(cè)逐漸遞減；降低施加電壓至國標(biāo)測量值175 kV，局放信號消失。

為了排除外界干擾信號，斷開252 kV OB間隔GIS設(shè)備進行試驗設(shè)備局放檢測未發(fā)現(xiàn)局放信號，進一步分開252 kV OB間隔各個斷口進行局放測量，最終確認(rèn)局放源位于斷路器氣室。根據(jù)出現(xiàn)局放特征及圖譜分析，判定局放源位于斷路器氣室且為自由金屬異物。針對確認(rèn)的斷路器氣室請裝配人員進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)斷路器氣室殼體底部有機械剮蹭留下的鋁屑。由于定位及判定缺陷的準(zhǔn)確性進而避免了過多拆解面及不必要GIS內(nèi)部的二次污染。

3 結(jié)束語

利用缺陷放電模型，對不同局放缺陷類型的局放波形的特征和規(guī)律進行了總結(jié)，建立了典型局放類型識別庫。運用局放缺陷類型的局放波形的特征及局放類型識別庫，在現(xiàn)場實踐中得到了應(yīng)用。對設(shè)備制造廠內(nèi)出廠局放檢測和現(xiàn)象運行設(shè)備的帶電巡檢、維護檢修均具有重要的指導(dǎo)意義。