GIS设备带电检测与故障诊断中超声法的应用贾志林

GIS设备带电检测与故障诊断中超声法的应用贾志林

贾志林

贾志林

（国网河北省电力有限公司邢台供电分公司河北省邢台市054000）

摘要：GIS设备具有较高的可靠性，在维护量上相对于其他设备也较小，同时体量较小占地面积也比较少，近年来在电力系统中得到了较为广泛的应用。基于其在带电检测与故障诊断中非常便捷、干扰性强以及灵敏度较高的特点，目前在带电检测领域非常受欢迎。本文从GIS设备出发，探讨GIS设备带电检测与故障诊断中超声法的应用。

关键词：GIS设备；带电检测；故障诊断；超声法

1超声法在GIS设备中的检测技术及原理

GasInsulatorSwitchgear，简称为GIS，是电力企业中的一种封闭式设备。当GIS设备内部的各种装置开始产生局部放电进程时，内部分子会强烈进行不同方位的撞击，然后形成气泡，不断发展带动颗粒跳动，固体材料也会产生微小的振动，最后发出超声波。[1]超声波向四周开始传播，经过各种气体或者固体介质一直能够抵达电气设备的表面，由此检测人员就可以检测出设备内部是否产生了局部放电的现象。超声法诊断能够对于信号提取、筛选、过滤以及图像的连续显示，都有很好的检测作用。纵观国内外用户借助超声法在GIS设备检测中的应用经验，总结出以下几点GIS设备内部典型的缺陷测量特征。

1.1GIS设备绝缘击穿风险

一般情况下，GIS设备中各种能够导电的材料，开关以及CT，正常情况下都会处于在金属壳中密封的状态。通过对设备填充一定的压强，使六氟化硫气压填充进去，让设备达到绝缘的状态，最后使设备内部可以实现带电运行。但是同时也会产生一个问题，就是设备内部绝缘性的考量，制造工艺是否精美等各项参数，在一定程度上也会影响GIS设备的安全运行。

因此，在电压的作用下，局部放电会使设备的绝缘性下降，对于绝缘性破坏形成了一定的积累性，达到一定数值就会产生影响较为恶劣的后果。每个电厂中电量不同，负荷的电量也有所不同，这就会导致不断出现放电的情况，特别是在电厂重力或者电场力之间不同的情况，基于电场力之间的相互作用，使金属微粒开始发生变化，最终导致GIS设备发生故障，增加了绝缘被击穿的风险。[2]

1.2超声法在GIS设备中的检测原理

超声法是目前来说，在GIS设备故障检测中使用较为广泛的一种诊断与检测技术，超声法检测与传播的里程越高，相对距离就越小，一般在空气中进行传播的时候，声波的频率也会越来越高，能够被设备吸收和利用的范围也就越大。同理，借助超声法在媒介中的使用，一般来说距离相对较远，超声波的能量也会随着距离的增加而减小。[3]目前来说，大多数电力公司对于故障的检测，都引进了超声波探测的方式。这种应用方式，主要原理就是在内部较为封闭的情况下，高压绝缘的性能不断恶化，从而出现了局部放电的情况，有利于超声波从一种介质传导到另一种介质中，进行不同介质类型的故障检测。当超声波在设备内部进行传导时，波速和波长都会发生明显的变化，设备捕捉到的反馈信号相对于波形会有较为明显的变化，由此形成了超声法。我们会根据这些波速和波形的变化，进行内部检测和判断，最终判断出具体哪个位置出现了放电点。

2超声法在GIS设备带电检测及故障诊断中的应用

2.1精确诊断

精确诊断是指借助超声波对于设备的运行情况进行检测和诊断。一般来说，超声波可以选择设备中几个较为合适的点，对其信号的强弱进行一一的检测，最后可以根据不同部位信号的强弱程度，对于缺陷位置进行精准的判断。[4]其次，可以借助超声波对于设备进行分压试验，一般来说，如果同样部位的信号发生了异常，那么就可以表明设备具体的缺陷点在这个部位，最终可以形成有效的连续模式，进而达到精确诊断的目的。

2.2分段测试

GIS设备在施加高压的过程中，其内部的断路器和隔离刀闸都处于一种承受电压的状态，对于其他主回路的部分，也造成了有效的加压作用。通过不断隔离的方式，对于主回路部分的电路进行不断的检测和测试，最终逐渐发现缺陷发生的部位，由此再进行分段确认，出现相同图谱的位置，代表着发生了同样的数据异常，最终形成精准的分段测试结果。但是，分段测试，也只能简单地对于内部放电的情况进行测试，至于缺陷发生的精准位置，一般来说还是很难对于故障进行精准定位，这种检测方式还是具有一定的差距。特别是在既定的脉冲模式下，很多GIS设备的电压都是处于一种负峰值的状态。但是利用分段测试的电压负半周，不能准确分辨出缺陷存在的位置。大部分只能借助排查的方式，对于放电点不断进行确定和排查。

2.3解体处理

解体处理，是一种对于GIS设备进行较为彻底体检的步骤，能够对于GIS设备的故障进行深入地了解分析，在诸多影响因素之下，分析不同部位发生故障的原因。在GIS设备发生故障中，最为严重的盆式绝缘子形沿面网络问题。对于盆式绝缘子，在出厂之前可以进行严格的处理，并通过压力程度较为合适的耐压测试，可以有效地排除各种不能够确定的故障类型。[5]如果盆式绝缘子发生了金属粉末的遗留，会对粘附的杂志产生影响。借助超声波对于数据的波形和幅度进行比较，然后一步一步进行对比，和正常状态下的波形和幅度比较，就可以发现其在带电检测中的问题。

此外，在解体处理中，第一步要进行导体的检查。通过导体检查的第一步之后，就大概可以对于故障的类型进行排除，有效排除毛刺缺陷的故障，根据设备外壳的凸起情况，再次对于气室进行更换，由此借助超声波诊断，快速找到故障发生的具体位置。

3超声波法的应用总结

超声波检测法基于在检测过程中抗干扰的能力较强，工作人员操作起来也较为便捷，因此特别适合在电力现场检测使用。GIS设备对于电力设备来说，并不是一个用于故障维护的设备，在装配和制造的过程中，或多或少都会产生一定的内部缺陷。一旦设备发生了故障，就会出现局部放电的问题，会给电力设备的运行带来严重的影响。此时，如果没有合理的检测手段，设备内部的放电量积累到一定的程度，就会造成内部系统的闪退和各种问题。因此，基于超声法在GIS设备中检测中的应用，能顾对于设备故障进行提前的判断和预防，使电力系统中各种设备的运行更加安全稳固和高效。

另一方面，基于GIS设备内部的结构较为复杂，在利用超声波图谱进行检测的过程中，有可能会有多种缺陷，但是同一种超声波图谱无法精准精测的现象。在内部缺陷为沿面闪络或者周围存在凸起的状态下，需要对与图谱的显示结果进行深入分析，由此可以更加清楚地辨别故障的类型。为了更加精准地进行故障的判断，就需要工作人员对于绝缘件缺陷检测后产生的超声波图谱进行深入研究，仔细辨别，由此精准确认故障发生的具体位置，增加超声波法判断故障的精准度。4结语

综之，在GIS设备处于工作状态中时，基于设备的制造工艺和内部设备等其他原因，在设备的运行过程中往往会发生局部放电的现象，这就会导致设备内部发生故障，随着放电进程的不断加快，内部的电量不断积累，最终会使电力设备发生难以预估的故障。而使用超声法，运用于GIS带电设备中，就可以在不用对设备进行断电的情况下，也能检测出具体哪些位置发生了局部放电现象，由此将设备中的小故障及时检测出来，从而达到防患于未然的目的。在电力系统中，应用超声波检测可以有效避免隐患的发生，在实际生产过程中具有较高的可行性。

参考文献：

[1]杨琛，简诗琴.GIS设备带电检测与故障诊断中超声法的应用[J].中国战略新兴产业，2017（24）：125.

[2]王蕾.变电站设备带电检测方法的研究[D].山东大学，2016.