江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 王 志

1 引言

當(dāng)前人們對電力資源的使用需求在不斷的增加，電力設(shè)備電壓等級在不斷的提高。在整個(gè)電力系統(tǒng)建設(shè)中，GIS 具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，使用可靠性高與維修保養(yǎng)工作量小和便捷的特點(diǎn)。由于其優(yōu)勢特點(diǎn)較多，所以在電網(wǎng)的建設(shè)中具有較為廣泛的作用。對于該設(shè)備的使用來說，如在生產(chǎn)、安裝中存在質(zhì)量問題，將會影響實(shí)際的絕緣效果，嚴(yán)重的會造成安全事故發(fā)生。經(jīng)過研究表明，絕緣介質(zhì)如果發(fā)生嚴(yán)重的擊穿放電情況，最終會導(dǎo)致設(shè)備的內(nèi)部出現(xiàn)各種缺陷問題。嚴(yán)重影響了整體的絕緣效果。在GIS 設(shè)備的選擇與使用上，為保證故障發(fā)生概率不斷的降低，在具體工作中需要完成對內(nèi)部缺陷問題的發(fā)現(xiàn)和處理，從而避免各種系統(tǒng)事故出現(xiàn)[1]。在當(dāng)前的GIS 現(xiàn)場局部放電檢測方法中主要使用方法為超聲波檢測法和超高頻檢測法。

這兩種方法能夠在設(shè)備不停電的情況下對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，當(dāng)故障需要進(jìn)一步精確定位時(shí)，還需要聲—電聯(lián)合檢測等。

本文著重介紹現(xiàn)場局部放電檢測中常用的超聲波檢測、超高頻檢測方法的基本原理、檢測步驟注意事項(xiàng)，以及對檢測結(jié)果的特征判別。

2 基本原理

在電力設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，存在局部放電問題，主要內(nèi)容是由于部分區(qū)域發(fā)生放電，即整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，部分區(qū)域被放電擊穿，但是部分區(qū)域并未發(fā)生放電擊穿的情況，因此形成局部放電的現(xiàn)狀。而導(dǎo)致這種情況發(fā)生的主要原因是首先局部電場具有局部變形，同時(shí)電廠更加集中。由于絕緣介質(zhì)在局部范圍之內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題，將會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)局部放電的情況，這種情況主要集中在導(dǎo)體邊緣，更是會發(fā)生在絕緣的表面和內(nèi)部。

2.1 超聲波檢測法

GIS 如果發(fā)生局部的放電問題，主要是設(shè)備內(nèi)部絕緣區(qū)域發(fā)生各種分子之間的相互碰撞，使內(nèi)部形成嚴(yán)重的壓力。內(nèi)部發(fā)生各種壓力的轉(zhuǎn)變對整個(gè)設(shè)備的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響[2]。絕緣設(shè)備內(nèi)部的SF6氣體只能夠滿足縱波的傳播要求，同時(shí)還會對能量造成消除的效果。由于所產(chǎn)生壓力波具有不同的效果，所以考慮各種波長或者波段的實(shí)際內(nèi)容完成分析，使其能量較為集中[3]。而在設(shè)備外部通過超聲波的傳感器能夠完成信號的接收，從而判斷是否出現(xiàn)各種局部放電問題，準(zhǔn)確尋找到故障的發(fā)生區(qū)域，完成問題的快速處理。

2.2 超高頻檢測法

在電力設(shè)備發(fā)生各種絕緣局部放電時(shí)，其所產(chǎn)生的能源或者擊穿場強(qiáng)都較高。如局部的發(fā)生在較小的范圍時(shí)，整個(gè)工作過程也比較快，因此會導(dǎo)致在設(shè)備的局部范圍之內(nèi)出現(xiàn)脈沖電流[4]。超高頻局部脈沖放電檢測方法的主要原理是檢測電力設(shè)備中局部放電所出現(xiàn)的超高頻電磁波，通過對高頻電磁波的信號完成檢測，能夠了解到設(shè)備是否出現(xiàn)各種局部放電的問題。配合內(nèi)部的傳感器與外部的傳感器，可以直接反映設(shè)備的具體情況。根據(jù)檢測內(nèi)容完成對現(xiàn)場電暈的干擾，從而保證其具有靈敏度和抗干擾性。

3 現(xiàn)場檢測步驟及注意事項(xiàng)

3.1 超聲波檢測法

3.1.1 檢測步驟

該檢測方式提供有“連續(xù)檢測模式”“相位檢測模式”及“脈沖檢測模式”。

一是涂抹耦合劑。在超聲波檢測方法使用中，為能夠保證傳感器和設(shè)備殼體具有良好的接觸，在設(shè)備的表面要完成耦合劑的涂抹。

二是設(shè)置參數(shù)。所使用設(shè)備要完成連續(xù)檢測的模式設(shè)定，對于設(shè)備檢測的要求完成各種數(shù)據(jù)的安排，根據(jù)是否為常規(guī)檢測來進(jìn)行參數(shù)布置。

三是背景檢測。通過耦合劑將設(shè)備與被檢測裝置進(jìn)行連接，同時(shí)保證信號穩(wěn)定之后在按下背景按鈕。

四是信號檢測。傳感器需要與設(shè)備外殼完成相互的連接，儀器要設(shè)置為連續(xù)檢測模式，對傳輸信號的內(nèi)容作出重點(diǎn)的研究，掌握各種數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，并對各種信號完成相互的對比，判斷是否存在明顯的變化。

五是異常診斷。檢測工作主要內(nèi)容是對異常信號的判斷，在整個(gè)檢測工作中，原始也是最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)檢測值具有登記，而隨著各種異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，可以判斷為設(shè)備出現(xiàn)放電的情況，同時(shí)在檢測工作中，挪動傳感器，將信號數(shù)值放到最大，從而判斷局部放電的位置。

六是數(shù)據(jù)記錄。保存檢測譜圖，包括連續(xù)模式譜圖、相位模式譜圖及脈沖模式譜圖等。

3.1.2 注意事項(xiàng)

具體工作中，在開展檢測之前，需要完成設(shè)備背景檢測，背景檢測要保證能夠在設(shè)備附近的金屬結(jié)構(gòu)上。

在開展檢測的過程中，應(yīng)避免設(shè)備出現(xiàn)遺產(chǎn)振動，避免由于振動問題導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)變化，從而影響了實(shí)際的檢測效果。

聲波的檢測中會出現(xiàn)波段逐步減弱的情況，所以對于檢測點(diǎn)的位置作出合理的選擇，防止出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的情況。

3.2 超高頻檢測法

3.2.1 檢測步驟

一是設(shè)備連接。按照設(shè)備接線圖連接測試儀器各部件，將傳感器固定在盆式絕緣子上（可用綁帶扎好），將檢測儀主機(jī)及傳感器正確接地，電腦、檢測儀主機(jī)連接電源，開機(jī)。

二是工況檢查。開機(jī)后，運(yùn)行檢測軟件，檢查主機(jī)與電腦通信狀態(tài)、同步狀態(tài)、相位偏移等參數(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，確認(rèn)各通道工作正常。

三是設(shè)置檢測參數(shù)。設(shè)置變電站名稱、檢測位置等。并根據(jù)現(xiàn)場噪聲水平設(shè)置觸發(fā)閾值。

四是信號檢測。如檢測到異常信號進(jìn)行記錄保存并進(jìn)行分析診斷，否則進(jìn)行下一步檢測。

3.2.2 注意事項(xiàng)

一是對于超高頻檢測技術(shù)來說，其可以對非屏蔽狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行檢測，若出現(xiàn)屏蔽狀態(tài)將無法發(fā)生檢測。

二是當(dāng)傳感器與盆式絕緣子完成緊密的接礎(chǔ)，將設(shè)備可以放置在準(zhǔn)確的位置，同時(shí)要減少螺栓對內(nèi)部電磁屏蔽的影響，更是要完成傳感器的合理布置，使其不會出現(xiàn)外部靜電干擾。

三是針對GIS 各個(gè)間隔之間的數(shù)據(jù)檢測，在不具備異常的情況下只有對接收信號作出研究，對于各種數(shù)據(jù)要避免不可用存儲的情況，如檢測到異常信號，必須對該間隔每個(gè)絕緣盆子進(jìn)行檢測并存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4 檢測結(jié)果特征判別

典型放電類型分為自由顆粒放電、懸浮放電、電暈放電（尖端放電），自由顆粒脈沖模式譜如圖1所示，自由顆粒相位模式譜如圖2所示，懸浮放電連續(xù)模式譜如圖3所示。

圖1 自由顆粒脈沖模式譜

圖2 自由顆粒相位模式譜

圖3 懸浮放電連續(xù)模式譜

超高頻檢測典型故障譜， 電暈放電PRPS 譜如圖4、圖5所示，懸浮放電PRPS 譜如圖6、圖7所示，自由顆粒放電PRPS 譜如圖8所示。

圖4 電暈放電PRPS 譜

圖5 電暈放電PRPD 譜

圖6 懸浮放電PRPS 譜

圖7 懸浮放電PRPD 譜

圖8 自由顆粒放電PRPS 譜

超聲波檢測與超高頻檢測結(jié)果可參照相應(yīng)的典型譜圖大致判斷故障類型，從而制定相應(yīng)的檢修策略。

5 結(jié)語

出現(xiàn)局部放電反映了設(shè)備的絕緣狀況已經(jīng)出現(xiàn)了問題，對于GIS，一般是超聲波與超高頻結(jié)合起來使用，兩者可以起到互補(bǔ)的作用，且故障判別一般采用典型故障圖譜對照法，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，電力設(shè)備不斷地增多，不停電局部放電檢測法無疑給檢修人員提供了便利，大大減少了工作量。