GIS超高频法局放在线监测应用案例浅析

GIS超高频法局放在线监测应用案例浅析

谢顺添

（广东电网有限责任公司阳江供电局广东阳江529500）

摘要：本文基于超高频在GIS局部放电测试在线监测结果分析，对一起GIS设备内部异常结果进行分析，得出设备的故障点，并在解体检修工作中得到验证，积累GIS设备在线监测实践经验。

关键词：超高频；局部放电；在线监测；应用

1引言

GIS设备具有占地空间小、防污性能好、安装方便、检修周期长、安全可靠[1]的特点，因此，近年来越来越多地应用在许多大型重要变电站，特别是城市电网及沿海地区。

局部放电是电气设备绝缘故障的主要原因和先兆[2]，但由于GIS的全封闭特点，常规的运维巡视无法直观设备的内部状况，传统的方法无法有效的监测和诊断GIS设备运行状态。本文根据运行维护经验，通过分析GIS设备局部放电的原因，基于超高频法在线监测原理及应用实例分析，积累实现GIS局放在线监测结果正确指导GIS设备检修及设备生命周期的评估工作经验。

2超高频法GIS设备局部放电检测方法

2.1超高频法检测GIS局部放电原理

GIS局放发生时，产生很陡的电脉冲，一般其上升时间及持续时间仅为纳秒（ns）级[3、4]，而其激发的电磁波等值频率f约在300MHz~3GHz。局放产生的电磁波既以横向电磁波（TEM）方式传播，还会激发高次模式分量，即横向电波（TE）和横向磁波（TM）。TEM波无截止频率，GIS内任意频率TEM波均可传播，但当f大于100MHz时，TEM波幅值随f增大而减小。而TE波、TM波具有截止频率。当GIS局部放电产生的电磁波频率f小于该截止频率f0时，电磁波传播衰减速度很快；反之，其传播衰减很小。

GIS局放产生的电磁波无法直接穿过金属外壳传播到外部[5]，但其沿非金属部件泄漏到GIS外部，可以通过UHF天线接收非金属部件泄漏到的超高频电磁波信号，实现对GIS设备局放故障的检测。

3GIS设备局放故障案例分析

某站220kVGIS局放在线监测系统基于超高频法原理，采用模块化设计思路，主要由安装在变电站内的实时数据监控系统和数据管理发布系统组成，可对电气设备的绝缘状况实施在线监测和诊断，具备通信监测、告警信息、曲线分析、历史告警浏览分析等功能。

3.1运行异常信号分析

2015年7月12日傍晚，某站GIS在线监测系统220kV#2变中主变侧B相发出局部放电二级报警，检查#2变中刀闸设备，发现主变侧刀闸气室下端有明显异响，当时主变负荷电流770安培，供电负荷29兆瓦。

负荷电流下降至220安培时，供电负荷8.38兆瓦，在线监测信号消失，测试人员对该间隔进行了离线超高频局部放电测试，未发现异常信号，对所监测点绝缘子相邻的气室SF6气体分解物测试结果正常。

提取系统报警点谱图，系统分析判断故障类型为悬浮放电。局部放电的信号波形图谱截取如图3-1所示。

1、检测局部放电部位的设备构造

该间隔为#2变高主变侧CT及刀闸，设备生产厂家预设了4个电流互感器二次绕组的空间，但该间隔实际只需装设了3个绕组，为防止运行过程中筒内电流互感器移位，因此增加了一个非闭合的铁件压环以填充第4个线圈的空间。

2、跟踪监测分析

9月13日跟踪监测到的#2变中放电三维谱图及相位波形谱图，B、C相监测到同一时刻的故障相位波形，且与背景波不一致，如图3-2及图3-3所示。

3.2原因分析及解体检修

综上所述，得出主变侧刀闸气室局部放电信号为非环境造成的干扰信号。异响应当是该夹件松弛振动所致。在大电流电动力作用下振动，引起悬浮放电。又因局部放电在线监测系统得到B、C相同时存在局部放电信号，由此，可初步确定#2主变变中间隔三相线路侧隔离开关气室内可能存在悬浮放电，但未造成SF6气体分解物增加，放电量不高，局部放电持续时间不连续。建议在负荷低峰期时对断路器气室内部与CT气室的连接部位解体目测检查。

2016年3月1日至10日，对22024刀闸气室三相进行停电解体检修，拆开后的CT铁件压环与支持筒固定均出现如下图4-1所示，铁件压环与支持筒固定夹件缺口不一致，导致两个铁件仍然形成闭合的回路，三相拆除后调整如图4-2所示。

4结论

文中分析基于超高频法的GIS局部放电在线监测系统原理，结合应用实例，从局放的发生，持续跟踪分析并得出结论，最后通过解体认证，表明该法检测GIS局部放电及故障诊断技术满足设备运行需求，同时也为其在运行数据的积累经验数据。目前基于该法的在线监测系统的实际运行数据并不丰富，在提高定位精度、专家系统的诊断准确度上仍需进一步探索。

参考文献：

[1]汤铭华，GIS组合电器典型故障分析及改进，2013，华南理工大学.

[2]吴征彦，GIS局部放电声电检测系统设计与定位技术研究，2014，华北电力大学.

[3]王建生与邱毓昌，气体绝缘开关设备中局部放电的在线监测技术.电工电能新技术，2000（04）：42-45

[4]秦锟，超高频法检测GIS局部放电.云南电力技术，2014（02）：122-124.

[5]谢顺添，GIS超高频局部放电在线监测系统研究及应用.2015，华南理工大学