浅析GIS设备局部放电缺陷的分析及处理措施

浅析GIS设备局部放电缺陷的分析及处理措施

贾啸波

（中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东广州510000）

摘要：气体绝缘金属封闭开关GIS因其结构紧凑、不受外界环境影响、占地面积小、检修周期长、运行可靠性高等优点而越来越广泛地应用于电力系统中，对其局部放电缺陷监测分析具有重大意义。

关键词：GIS设备；局部放电；缺陷；处理

着电网往高电压、大容量、集约化等方向发展，同时对供电可靠性和安全稳定运行要求的提升，GIS组合电器类设备正越来越被各级电网特别是特高压电网使用。局部放电是一种在电场作用下，绝缘内部局部区域发生仅被部分桥接的电气放电的现象。局部放电类型：电晕放电、悬浮放电、空穴放电、沿面放电、自由颗粒放电等，在固体绝缘内部或表面，在靠近高压端的放电较为危险。对GIS进行局部放电缺陷检测分析是评估GIS运行状态的重要手段。可以提前发现GIS内部潜在的故障或缺陷，保证其安全可靠运行。

1GIS设备局部放电缺陷检测分析

1.1电气法

电气法中包含内部电气法，内部电气法本身具有的优点就是操作比较简单，容易被大多数人所接受，反应比较迅速，测量到的结果相对比较准确。但是还是存在一定的问题，内部电气法的稳定性能比较差，容易受到外界的干扰因素，抵抗性能比较差。内部电气法又可以分为两种：①将设备经过改造，在法兰的内部上，装上一种电容器，从电容里获取相关的有用信息和信号，保证左右两个电容器都能够进行定位，定位依据的有关原理就是两个流经电容传感器之间的电流的时间差。根据众多经验表明该方法定位的精确度非常高，局部放电检测的准确率也是非常的高。②在盆式绝缘体内部接地端的附近，首先将一个电极进行埋伏，灵敏性也是非常的高。但是这种方法有一定的限制，比如对于内电极，必须需要厂家在生产的时候就进行埋伏，一般在施工现场中，很难做到。在电气法中，还有一种外复电极法，该电极法是在20世纪发明的。慢慢的放大后发现，一些小的电容具有降低信号和频率的传播作用，但是还存在另外的一种观点，认为局部放电刚开始产生外壳上的电流值，具有很大的不确定性，而且在刚开始的阶段只出现在外壳上进行流动，只有当电流流到了一些不连续的地方，才能通过电容器进行分析出电压差。比较来说，该种方法非常方面，还十分的经济，因此受到了普遍的应用，但是也有一定的缺陷性，也比较容易受到外界的影响。除了上面的两种方法，电气法中还包含一种方法，就是特高频法，这种方法主要是通过一些天线传感器进行相关的电磁波接收，实现了局部放电的目的。由于该检测方法可以非常有效的避免一些传统局部放电产生的问题和一些电气的影响、检测范围比较宽、灵敏度非常高，在上世纪当中，特高频法得到了广泛的应用。经过多种方法检测发现，特高频法还不需要设立多个传感器检测点。

1.2化学法

GIS内部电弧在放电的时候，部分气体会得到挥发，有的还会发生分解。判断GIS内部的放电程度，可以通过部分气体浓度得出。化学法检测的优点就是不受外界干扰，但是还有一定的缺点，经过很多相关人士的有关统计和总结可以发现，单单的测量自由因子形成的局部放电的效果并不明显，还不乐观，对于GIS本身存在的一些物质也会影响到测量的准确性。当短脉冲产生的放电产物的分解物达不到有关要求后，就要再次进行有关实验，严格控制，提高测量的准确性。

1.3超声波法

GIS局部放电还能够产生声波，类型主要有表面波、纵波、横波三种，纵波和横波都可以传播到墙体外壁，传播的距离比较远，因此其产生的有关振动频率和信号可以采用超声波传感器进行接收，达到检测局部放电的效果。但是为了更大程度上降低其他外界环境和有关声源的影响，一般测量仪器的测量范围都确定在某一范围内，不会出现非常偏离的现象。此种方法就是将电磁传感器和相应的GIS设备进行分离，让他们彼此之间不产生非常紧密的关系，不互相影响，同时也不受电气方面影响，但是缺点就是在实际现场中，有很多的因素和原因都会造成外壳的振动，影响到测量数据的准确性。

2GIS设备局部放电缺陷的分析及处理措施

2.1完善设备有管理制度

一些生产内部的元件或是组装的过程中容易产生表面受损或是污染问题，造成绝缘体的异常发电，进而引起内部放电问题。因此，在GIS内部进行组装的时候，就要严格检查绝缘件受损情况，防止一些不合格的产品进入设备，同时有关检查人员一定要在产品出厂前，进行严格的标准规定。

2.2加强设备安装和验收管理

对于GIS设备，安装的环境一定要有一定的标准要求，比如：温度不能太过于高或者是低，控制在一定的范围内，风速一般不能超过5m/s等等，要满足这样的外界环境要求，也可以相应的配备一些外部设施，以达到设备所需要的外部条件，更好的达到利用率。除了设备的配置，还要控制设备暴露在空气中的时间，严格按照有关设备的安装要求，制备相应的有关作业的指导书，重点对各种连接件外观进行检查，达到有关说明书的各项要求。

2.3及时处理设备故障

GIS设备在运行中出现的短路或放电故障，此类现状出现的次数较多。例如导致闪络现象出现的因素之一即为GIS设备对外放电。GIS设备对外放电主要原因为，设备内部通过电势较大。因此使其设备外壳产生短暂的通电放电现象，一般情况下短暂的设备放电不会对设备造成损害。但长时间的设备放电，或放电现象形成放电通路，即可造成较为严重的短路现象或其他安全事故。因此此类现象也引起了较多人群的关注。但由于短路与放电现象，造成的故障原因较多，因此当前关于此类现象的处理方法，首先应针对故障点进行检测，之后根据检测结果进行故障设备的修复。其次如放电现象较为严重，但暂未造成设备故障或短路现象。工作人员可针对放电现象的持续时间，进行时间段内通过电流的控制，以此达到降低电势的效应，最终实现放电现象消失，避免出现短路现象。通常情况下为了减少此类故障造成的设备损坏，一般通过加强设备的接地保护，进行对外放电电流的疏导。

2.4推进状态检测技术

提高对设备状态掌控能力长期以来，我们习惯于定期检修预试，现场拆装；但是随着GIS等全封闭设备大量应用，停电安排越来越困难，现场拆装风险越来越大，原有的模式已不能适应新的情况，我们应研究探索新的模式。目前的初步思路是大力发展带电检测技术，辅以停电试验技术，重要和关键设备安装在线监测装置，三者有机结合，做到设备状态全方位感知，无死角覆盖。带电检测不需停电，对电网系统影响小；运行工况真实，检测结果符合实际；不需在主设备上长期安装辅助装置、相对在线监测装置成本低、对主设备安全影响小，应作为将来的主要方向。

2.5加大新技术研究力度

部分状态检测技术已经成熟，比如红外测外部温度、红外成像测微小泄漏、SF6分解物测故障后的内部放电、局放技术检测悬浮放电等已相对成熟，该类故障能得到有效控制。但是现有检测技术对部件内部的绝缘缺陷、运输和安装过程中带来的损伤、隐藏的异物、内部接头发热等还无法做到提前检测和预防。

结束语

随着GIS的优越性越来越突出，近年来各电压等级的GIS在电网中的装配量快速上升，其故障也在不断地增多，极大地影响了电网的安全可靠运行。做好GIS设备局部放电缺陷分析，提高GIS运行可靠性的措施，可实现对GIS质量的全过程管理，从源头上解决GIS故障多发的问题。实现GIS运行状态的全面管控，提升设备的健康水平，有效降低故障率，保证特高压大电网的安全可靠运行

参考文献：

[1]李成榕,王浩,郑书生.GIS局部放电的超声波检测频带试验研究[J].南方电网技术.2007(01)

[2]黄凤萍,刘开贵.超高频在线监测技术在GIS局部放电检测中的应用[J].南方电网技术.2013(03)

[3]严玉婷,王亚舟,段绍辉,江健武.GIS局部放电带电测试原理研究及现场缺陷分析[J].电瓷避雷器.2012(03)