浅谈HGIS设备局部放电缺陷的判断及处理方法

浅谈HGIS设备局部放电缺陷的判断及处理方法

张晓杰

广东电网有限责任公司江门供电局

摘要：本文首先分析了HGIS设备相比传统的GIS（全封闭组合高压电器）的优点。并阐述了HGIS设备局部放电缺陷的判断方法原理以及如何处理。局部放电检测对于保证HGIS设备的运行以及对设备内部潜在缺陷判断方面扮演着重要角色。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。

关键词：HGIS；设备；局部放电；缺陷方法

1.引言

随着我国国民经济建设的飞速发展，以及日益增长的电力需求，人们对于电网可靠性的要求不断增高，同时由于电网建设用地的需求不断增大，建立紧凑型变电站并使其更智能、更可靠成为当今电网发展的新方向。2003年，首台HGIS（HGIS-HybridGasInsulated）设备投入中国市场开始商业运行，由于HGIS设备具有性价比高、操作简单、运行稳定、安全可靠易于安装维修方便等特点，受到广大电力用户和企业的欢迎。目前HGIS设备已在我国多个电网应用。然而由于我国HGIS设备在应用于变电站研究方面起点比较低，技术设备落后，在设计、调试运行等方面经验不足，不能很好地把握设备的原理和运行中危险点。同时随着电力事业的不断发展，对HGIS设备需求不断增大，但由于行业鱼龙混杂，产品质量参差不齐，由于原件选择不当、装配工艺不过关等造成的电网事故明显上升。因此对HGIS设备开展局部放电监测很有必要，可以及时消除安全隐患，保障电网的正常运行。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。

2.HGIS设备简介

2.1HGIS设备的特点

HGIS是通过将AIS与GIS的优点相结合改良而出的一种混合型的GIS设备。其结构与GIS设备基本一样，参照敞开式间隔划分标准，HGIS设备最鲜明的特点是将电流互感器、断路器、隔离开关、接地开关等元器件参照GIS形式分相组合在一个封闭金属壳体内，并由出线套管通过软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接，布置成混合型变电装置。HGIS设备结构简单、紧凑，安装检修方便，主要是由于母线不安放在SF6气室内。HGIS设备应用于电力电网建设中不仅对常规GIS设备占地面积大，外漏部件多、维护难度大等方面得到提升，而且HGIS设备更具备性价比高、线路连接简单运营维护费用低等优势。

2.2HGIS与GIS的区别

HGIS设备的形式和主要功能几乎完全借鉴了GIS设备。HGIS设备的主要优点是安全可靠、抗震能力强、适应环境的能力强、维护费用低、操作简便等。HGIS设备采用了软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接方式，因此费用只有GIS设备的65%左右。假如一座变电站采用GIS设备，因为GIS设备的母线和内部变电气室的造价比较高，所以当要延长出线时，就必须对GIS内部气室进行重新规划，这些将使成本造价大大提高，并且在后期变电站需要扩建或重新规划时，往往GIS设备会导致改造工序比较复杂，还会造成大面积停电，投资成本也会比较高。而HGIS设备利用的是敞开式母线结构，变电站后期扩容时不必对内部电气室进行改造，仅仅需要对母线采取延长操作即可，不仅改造工序简单而且减少投资量，改造周期也相比GIS设备比较短，无需长时间大面积停电，降低了由于停电造成的损失，保障了电网的平稳运行。

3.造成HGIS设备内部局部放电的主要原因

绝缘制造技术不达标、安装环境不良以及HGIS设备内部不洁净等都会造成HGIS设备存在缺陷，导致HGIS设备内部局部放电。主要存在以下情况：（1）HGIS设备绝缘体内残存有金属颗粒；（2）导体或绝缘体内存在突出物；（3）导体接触不良；（4）绝缘体表面残存的固定微粒；（5）绝缘体残缺可能存有气隙裂纹等；（6）存有悬浮电位体。

4局部放电缺陷的判断的主要方法

4.1超声波法

当HGIS设备内部发生局部放电时使气室周围温度升高，剧烈碰撞的分子瞬时产生强大的压力，从而产生扰动并以声波的形式传播即超声波脉冲，类型主要包括横波，纵波和表面波。HGIS设备中只有纵波沿气体方向传播，这种超声纵波按照球面波的形式以特定的速度向四周传播。因为超声波具有较短的波长，所以这种超声波具有较强的方向性，因此这种超声波的能量比较集中，想要检测到这种沿金属传播的超声波可以利用特制的声探头便可检测到，通过这种方法就可间接检测到HGIS设备内部的局部放电。这种方法其实就是在HGIS设备外部加装传感器，调节传感器的谐振范围在20~100kHz内。特别是对于移动颗粒，此方法比传统的测量法和UHF法更具有优越性，具有更高的灵敏度。利用超声波检测局部放电的主要特点有：（1）通过HGIS设备体外传感器，操作方便，使用简单快捷；（2）能够很好的依据超声信号的时差和减弱来检测，达到定位局部放电的目的；（3）由于有效检测范围有限，超声传感器检测点较多，因此效率较低；（4）具有较强的抗电磁干扰能力；（5）因多数局部放电超声信号较微弱，超声信号在传播方向上衰减速度较快，所以大多数情况下检测的灵敏度比较低；（6）可以通过超声信号的频率、波形和减弱等特点进行局部放电诊断。

4.2化学监测法

化学监测法通过分析气体分解物的含量来确定HGIS局部放电程度。影响化学监测法检测结果的因素比较多，因此化学监测发灵敏度较低。影响因素主要有（1）当断路器接通断开时将会产生电弧，这些电弧造成的气体生成物将会严重影响检测结果。（2）SF6气体会大量稀释脉冲放电产生的分解物。（3）HGIS设备中的吸附剂和干燥剂也会影响检测结果。在实际应用中，只有当设备内部发生了大范围的闪络故障，并且释放出大量SO2、HF等分解物时，化学监测法才有效。

4.3超高频法

当局部放电在HGIS设备中发生时，通常会产生一个很陡的电流脉冲，并以电磁波的形式向四周扩散。超高频法的原理就是通过传感器将局部放电产生的电磁波接受，并对所接受的电磁波加以具体分析。超高频法所接受的电磁波的下限频率在300MHz以上，所以它会将由于电晕放电引起的干扰信号排除掉，其最大的优越性在于抗干扰性能力强。利用UHF方法进行测量时一般会要求在HGIS设备上安装内部耦合器。如果利用超高频法须在HGIS设备制造过程中就要加以考虑，因此这种方法主要用于重要变电站HGIS设备的在线检测。

4.4光学监测法

由于光电倍增器具有很高的灵敏度，因此光学监测法连一个光子的发射也能检测到。然而由于SF6气体和玻璃会强烈吸收发出的射线，因此该方法存在一定的缺陷。光学监测法能够很好的应用到已知位置的放电源监测中，但并没有故障定位功能，同时由于HGIS设备内壁光滑会产生反射现象，实际的监测灵敏度较低。

5.结束语

综上所述，本文通过对比HGIS设备与常规的GIS设备的区别，使人们能够认识到HGIS设备在实际应用中的强大优势。同时HGIS设备改进了GIS设备，使其更加安全可靠、抗震能力更强、更能适应环境的、维护费用更低、操作更加简便。随着我国电力事业的不断发展和不断完善，HGIS设备以其占地面积小、维护检点可靠安全等优点，在电网的应用中将更具优势，将极大地推动我国电力事业不断发展。进行HGIS设备局部放电缺陷的判断方法的研究不仅可以提高HGIS设备的安全运行水平，同时也对保障我国电力系统的正常运行具有重大意义。

参考文献：

[1]晏年平，于钦学，任文娥，钟力生.应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因[J].高压电器，2014（7）：111-112

[2]詹育峰．HGIS设备防误操作措施及运行维护的探讨[J]中国电力教育．2011（3）.275-276

[3]张天辰，胡岳．基于虚拟仪器的GIS局部放电声电联合检测系统[J]．高压电器，2011，48（11）：43-49．