杨杏英
（广东电网有限责任公司清远供电局 511515）
摘要：GIS设备在运行过程中会出现故障，需要通过局部放电技术进行检测才能找到故障原因进行排除。文章根据笔者实际检测案例，对两例GIS局部放电缺陷进行分析，并探讨了检测和检修的具体方法，为故障排除工作提供一些参考。
关键词：GIS；局部放电；缺陷；分析；处理
GIS电器设备具有体量小、运维简便等突出优势，目前在我国的电压等级变电站中有较多应用。为了保证GIS设备能够正常运行，需要对其进行稳定性的检测和检修。GIS电器设备是否运行正常需要局部放电技术为其提供可靠的参数，通过电量变化和波形分析可以及时检测出设备内部存在的绝缘问题等缺陷，再针对不同的缺陷进行有效检修和部件更换。
一、局部放电技术介绍
（一）局部放电产生的原因
局部放电是指部分地桥接导体间绝缘的一种气体放电，这种放电可能会出现在导体（电极）周边，也可能发生在其他位置。首先，由于绝缘材料和绝缘结构在制造过程中常会含有比固体绝缘容易击穿的小气泡或油膜，在电场的作用下会造成内部放电。因此，局部放电对于高压电工产品常常难以避免。其次，绝缘材料和绝缘结构中电场分布不均，也容易产生局部放电，例如，针尖电极、导体表面上的毛刺、绝缘体表面自由移动或相对固定的微粒、气隙裂纹、悬浮屏蔽、接地的凸起、金属屑异物或者周围的悬浮电位体等都是缺陷的来源（如图1所示）。
图1
（二）局部放电的种类
（1）内部放电
一般发生在介质内部或介质与电极之间。这种放电的特点会受到介质的特性，以及气屑的形状、大小、位置和气屑中气体性质的影响[1]。
（2）表面局部放电
需要沿介质表面的电场强度能够达到击穿场强才能发生的局部放电。在电机绕组、电缆、套管等绝缘结构的端部，从导体到介质表面一般会出现这种局部放电情况。
（3）电晕放电
在气体中，高电压导体周围所产生的局部放电叫做电晕。例如，高压传输线、高压变压器等设备，因高压接线点在空气中暴露，均有可能发生此类局部放电。
二、局部放电技术对GIS设备的缺陷检测
在工作人员巡查变电站的时候，检测到110kV的GIS设备某线路间隔114-3刀闸气室存在异常，通过超声波局部放电检测、红外测温、特高频局部放电检测、SF6气体组分检测多种方法对缺陷进行检测和分析，判定这是因为刀闸合闸不到位造成的GIS设备内部发热并产生局部放电现象。以下是检测的具体过程：
（一）超声波局部放电检测
通过超声波对间隔114-3刀闸气室进行检测发现超声波明显异常信号（信号图谱如图2所示，检测位置如图3所示）。在超声波连续检测下发现，此间隔114-3刀闸处的信号峰值接近30mV，背景峰值约为0.9mV，而50Hz以及100Hz没有显著的相关。在飞行模式检测中图谱的放电特征显著，分布呈驼峰状，与典型的自由颗粒信号相符[2]。在相位模式检测中发现图谱呈现出相位特点，与典型的自由颗粒放电特征相符，由此确定产生异常的部位。
图2 超声波局部放电图谱
图3 超声波信号异常部位图
（连续模式、飞行模式、相位模式）
（二）特高频局部放电检测
通过特高频局部放电对该间隔进行检测（位置如图4所示）。异常放电信号在该间隔盆式绝缘子都能够检测到，在所有位置中，信号最强的是位置4处盆式绝缘子（检测图谱如图5所示）。通过信号图谱进行观测发现，此处信号放电次数较多，幅值分散，且具有很高的重复性，但具有稳定的放电相位。经过软件专家分析判定此处的自由颗粒概率达到了98%。经过盆式绝缘子信号和背景信号二者比对发现内部信号一直比外部信号领先（图谱如图6所示，传感器1为内部信号测量，传感器2为外部信号测量），由此判定是GIS设备内部产生的异常放电信号。
三、对缺陷进行检修的方法
（一）检修前的缺陷检查
为了检修安全性考虑，需要对该间隔进行停电操作，断开该部位开关，但是在实际操作中发现无法操作114-3刀闸，按照原理分析应该是电动机烧毁，因此，检修工作者拆除了连接螺丝并通过手动将电动操作机构分开，然后对114-2刀闸进行断开操作。检查完该间隔之后，再进行114-3刀闸气室解体检查中看到罐内表面有一层粉尘状物质，确认气室中存在放电现象，并且发现114-3刀闸动触头表面颜色出现灰白异常现象，有明显的放电痕迹（如图8所示），因此判定放电点在114-3刀闸动触头部位。
四、缺陷分析
对隔离开关的动静触头烧蚀现象和出现的粉末状异物进行如下分析：
首先，烧蚀现象有可能是因为隔离开关动触头对中不良，造成动触头偏心顶到静侧屏蔽罩或一侧触指头上，致使无法合闸到位，产生虚接烧蚀。其次，如果隔离开关绝缘传动拉杆等零部件尺寸不合适也会造成合闸不到位产生虚接烧蚀[4]。最后，机构传动齿轮过程中产生故障被卡造成电动机异常，甚至烧毁，但是动静触头没有完全合闸到位产生虚接烧蚀。
五、结论
此次局部放电缺陷是由于隔离开关在合闸过程中因为操作机构电动机过载烧毁而无法运行，而此时动静触头的瓣形触指一旦接触便难以承载标准负荷量，长期运行造成了虚接部位发热而造成触头烧蚀现象，伴随着烧蚀有粉末产生，造成GIS机器内部发生局部放电。通过关闭开关和故障检修将故障隔离开关更换，并排查了其他部位的合闸情况，消除了此次故障带来的隐患。
参考文献：
[1]王佼，刘钊，杨彬，等. 一起110 kV电压互感器GIS罐体内部局部放电缺陷分析[J]. 广西电力，2017，40（5）：69-71.
[2]刘俊翔，莫文雄，栾乐，等. 一起基于在线监测与联合诊断的GIS局部放电缺陷分析[J]. 高压电器，2017（12）：247-252.
[3]杨海龙，谢怡，高超，等. 多种局放检测技术对220kV GIS设备内部放电缺陷的综合诊断与实例分析[J]. 电工技术，2018（5）：84-86.
[4]田妍，张锐健，董志雯，等. GIS局部放电缺陷定位分析[J]. 高压电器，2017（6）：182-185.
论文作者:杨杏英
论文发表刊物:《河南电力》2018年20期
论文发表时间:2019/4/29
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