摘要：局部放电带电检测是判断变电站GIS设备内部绝缘状况的重要手段之一。为分析不同带电检测方法的检测效果，依托GIS真型试验平台，设计了5种内部缺陷，并对缺陷模型进行了仿真计算。在仿真分析基础上，对其内部缺陷进行了试验研究，复现了GIS设备内部的真实放电。根据试验结果，利用雷达图的评价方法，对特高频法、超声波法、高频电流法局部放电带电检测的有效性进行了比较分析。试验及比较分析结果为研究GIS设备内部缺陷特征积累了经验，并对指导变电站GIS设备的带电检测工作，以及多种检测方法的融合应用提供了数据支撑，并具有一定的借鉴价值。
关键词：GIS；内部缺陷；局部放电；仿真分析；试验研究
中图分类号：TM855 文献标识码：A
1 引言
GIS超声波局部放电检测技术的应用范围比较广，可以适应线路绝缘状况检测、线路断电状况检测等等，并可以通过可视化的方式，将检测的结果展现出来。这种检测方法运用的可靠性比较高，使用的长期成本要低于传统的检测方式，具有比较好的检测适应性，具体的检测方法比较灵活，对环境的适应性比较高。
2 超声波局部放电检测法优势
（1）超声波检测抗电磁干扰能力强。超声波检测属于非电检测方式，能很好地对检测环境中的电磁干扰实现隔离，抗电磁干扰能力强。（2）超声波检测安全性好。超声波检测法是用耦合剂将传感器粘贴在GIS外壳上进行检测的一种带电检测方式，与高压回路直接不存在电气联系，对GIS的运行不产生影响。采集到的信号通过数据线传到检测仪的数据采集单元，使检测人员的安全得到了保证。（3）超声波检测因具有良好的指向性可将局部放电定位。超声波声束能在介质的特定方向上沿直线传播，具有良好的指向性，可以将检测其他信号的传感器与超声波传感器结合使用进行局部放电定位。（4）超声波检测能较为准确地分析出放电类型，实现局部放电的模式识别。不同放电模型产生的放电信号脉宽不同，超声波传感器检测到的波形是通过频谱分析得到的特征频谱图，能较为准确的分析出放电类型，进而实现局部放电的模式识别。
3 GIS超声波局部放电检测技术的应用原理
GIS超声波局部放电检测技术，主要是基于局部放电的绝缘裂化原理，在系统故障的早期，就进行判断。技术人员运用GIS超声波局部放电检测技术，可以通过超声波的穿透作用，对设备进行抗干扰新更能检测，将外界的环境干扰，控制在最小的范围之内。随着电力系统的不断发展，智慧城市与智慧电网的加速建设，电力系统当中的电子元件工作技术水平不断提升，尤其是用于速度测量、距离测量工作的电子元件，技术含量升级。这给GIS超声波局部放电检测技术的发展，创造了技术上的可能性。应用GIS超声波局部放电检测技术，对电力系统的设备进行检测，最大的优势就是可以在设备供电的状态下，对设备的故障进行检修，这种方式可以保障用户的用电稳定性，减少电力检修系统对于用户用电的影响。在这种供电状态下，检修设备也可以更加灵敏的接受电子传感器发出的信号，具有速度上、成本上、用户体验上的所重优势。同时，GIS超声波局部放电检测还具有占地面积小、安装使用过程简单、检测所需要的时间短等其他技术优势。
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4 GIS超声波局部放电检测技术的具体应用措施
4.1 布置特高频传感器
在检测GIS设备时，需要布置能将GIS全部部位覆盖的特高频传感器，遵循IEC60270规定的基础上，在发生5pC局部放电时，该放电信号能被传感器监测到。在确定传感器位置的过程中，首先需要核实传感器各标准设备单元衰减率，根据实际情况布置具体位置，进一步确定传感器的安装位置和数量。各标准设备单元的衰减率对确定传感器位置非常关键，传感器诊断范围采用公式（1）进行计算M=P+Ｌ+a-S（1）式中，Ｍ表示传感器的诊断范围；L表示各区间损失率；D表示传感器对5pC放电的输出；S表示测定机的灵敏度；a表示传输线损失率。放电传感器需要在套管出线侧靠近的分支母线上和连接双母线的位置上安装，从而确保传感器能及时检测到母线局放信号。结合GIS布置图和接线图展开分析，模拟传感器的安装位置。从而有效测定传感器间的衰减和应用情况，对相互连接的传感器来说，信号能被任一传感器能诊断到。一般来说，压电元件、滤波器、前置放大器等均是超声波传感器的主要内容。局部放电定位的正确性、可靠性由传感器布置决定，在进行测量点选择时，因盆式绝缘子具有较强的吸收声波作用，因而在每两个盆式绝缘子间，测量点至少有一个，测量间距离≤1m，若气室长度＞2m，测量点需增加；对于有活动部件的气室如接地开关、断路器、隔离开关等要増加测量点；在Ｔ形连接前后处、GIS转角位置各测一点。
4.2 测试点的选择
技术人员要根据电力系统检修的具体目标，优化检测测试点的选择。首先，要遵循准确性原则，基于绝缘子检测技术原理，对检测点的安排进行优化。例如，电力系统中所有的独立气室，都需要有专门的检测点，并且，技术人员要基于法兰对信号强度的影响原理，对检测点的位置选择进行测算。独立气室的两个法兰中间至少要有一个检测点，并且不受颗粒变动的影响，以消解颗粒相契是最低端移动现象，对检测结果造成的影响。其次，技术人员要控制好各个检测点之间的距离。例如，电力系统的两个盆式绝缘子之间，检测距离至少一米。相邻的两个检测点之间不能过近，避免检测点之间相互干扰，影响最终检测结果的有效性。最后，对于电力系统中的关键电子元件，例如断路器，隔离器，技术人员要相应的增加测试点的数量，并做好测试点位置的安排。
4.3 GIS局部放电的现场检测
GIS设备在现场工作当中存在局部放电的情况，通常是在GIS设备预防性试验、线监测系统会出现此种情况。在检测GIS设备局部放电时，选用超声波方法进行检测，超声波法可检测出GIS内部是否有异物颗粒存在缺陷。根据检测到的信号移动传感器，准确对最强信号点进行查找，在定位缺陷位置时，需要结合传感器的信号接收时间差及具体位置。通常要分析GIS设备中的SF6气体分解产物，同时测试气体湿度，随后根据各检测方法的数值、图谱、综合运行方式等，评估局部有无放电，从而将缺陷位置找出，并诊断缺陷的性质，对其是否需停电检修进行判断。在组合电器内部，在局部放电可能存在时，分析采用纵向对比进行，也就是在不同时间，对同一测试部位多次进行测试。
5 结束语
综上所述，应用GIS超声波局部放电检测技术，可以降低电力系统放电检测的成本，提升检测的准确性与有效性。从本文的分析可知，研究GIS超声波局部放电检测技术的应用，有助于技术人员从发展的角度，看待目前电力系统检修过程中存在的问题，有针对性的进行技术升级。因而，要加强对GIS超声波局部放电检测技术的重视，并在实践当中，提升检测的准确性。
参考文献：
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论文作者:陈晓静 肖云 吴卓
论文发表刊物:《中国电业》2019年22期
论文发表时间:2020/4/7
标签：局部论文; 超声波论文; 传感器论文; 设备论文; 检测技术论文; 缺陷论文; 电力系统论文; 《中国电业》2019年22期论文;