韩丙光
（国网山东省电力公司德州供电公司 山东德州 253000）
摘要：GIS设备在电网中应用越来越普遍，故对GIS局部放电的带电检测非常有必要。由于各种带电检测技术特点各不相同，综合利用多种带电检测技术判断设备故障原因可以起到相互支撑、相互印证的作用。本案例通过对德州供电公司220kV广川变电站110kV广赵线GIS设备避雷器气室进行超声波局放检测、特高频局放检测和SF6气体成分检测，综合分析该气室局部放电的性质和产生原因。
关键词：GIS设备；局部放电；超声波；特高频
引言
气体绝缘金属封闭开关设备GIS（Gas Insulated Substation）具有占地面积小、运行可靠性高、检修周期长等优点，在国内外应用越来越广泛。GIS结构紧凑，内部电场集中，由于设计、绝缘材料缺陷、安装工艺不良、承受过电压等因素，导致存在毛刺、自由金属颗粒、绝缘损坏、接触不良时将会产生局部放电，最终造成GIS绝缘故障，降低设备的利用率和可靠性错误！未找到引用源。。
局部放电会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化，通过对这些信号的检测，可以及时有效地发现GIS内部存在的缺陷，及时消除隐患，避免重大事故的发生。
1 检测过程
220kV广川变电站110kV侧设备为双母线接线方式、组合电器设备，型号Y10WF-102/266，生产厂家深圳市银星电力电子有限公司，于2010年7月出厂，2012年4月20日投运。2016年12月17日，变电运检室发现110kV广赵线A相避雷器存在异常放电信号判断为内部振动并伴随有局部放电，通过调整避雷器底脚螺栓，将避雷器器身上调约10mm，局放信号及异常声响消失，设备恢复正常。
2017年09月06日，电气试验人员对220kV广川变电站设备进行带电检测时发现110kV广赵线避雷器气室局部放电信号再次产生，超声波检测最大值100mV，特高频呈现典型的悬浮放电，其它间隔设备正常。09月08日，变电运检室组织人员对该设备进行复测并利用特高频时差法定位，确定110kV广赵线A相避雷器中上部位置靠近金属法兰处存在悬浮放电，并且气室内部开始出现轻微异常声响，决定加强跟踪复测。09月15日，变电运检室再次跟踪复测发现该缺陷有严重扩大趋势，超声波、特高频信号悬浮放电特征非常明显，超声波最大值达到332mV，现场能明显听到“吱吱”的放电声。
解体后发现避雷器气室内有明显放电烧蚀痕迹，导体和屏蔽盖表面残存大量黑色粉末，粉末在绝缘盆子上聚集，很容易发生闪络，甚至击穿。
2 检测分析方法
2.1特高频检测情况
2017年09月06日电气试验班人员使用PDS-T90局放测试仪对220kV广川站GIS设备进行电检测时，发现110kV广赵线115间隔避雷器超声波、特高频信号异常，在空气中、检测口处进行特高频检测，均检测到较强特高频信号（该站盆式绝缘子全部为非金属屏蔽），该信号幅值较大且稳定，每周期有两簇信号，相位分布集中，具备典型的金属悬浮放电特征。
表1 特高频检测图谱
特高频检测图谱背景图谱测试图谱
2.2超声波检测情况
09月08日，变电运检室组织人员对该设备采用超声波、特高频、SF6分解物多手段进行精确检测，并利用特高频空间定位法对缺陷进行了定位，确定110kV广赵线A相避雷器中上部位置靠近金属法兰处存在悬浮放电，伴随放电人耳能听到轻微异常声响，决定加强跟踪复测。使用超声波幅值法进行定位，在罐体上取多点进行检测，发现罐体中上部位置信号幅值较高。
超声信号最大值位于避雷器上部靠近法兰处，最大幅值达到133mV，100Hz相关性明显大于50Hz相关性，相位图谱显示一个周期内有两簇聚集，波形图谱明显与典型悬浮放电特征图谱相似，随后试验人员采用特高频空间定位法对放电源进行精确空间定位。
2.3特高频定位
首先比较空气中传感器与盆子上传感器信号，发现盆子上传感器检测到信号始终领先空气中传感器信号，证明该信号在避雷器气室内部。由于该避雷器只有一个盆式绝缘子，无法采用时差定位法。采用空间定位法定位，分别将两个传感器放置在避雷器前后、左右、上下三个方向进行外部空间定位，示波器谱图如图2所示：判断放电部位在避雷器A相上端盆式绝缘子附近，进一步验证了超声波定位的准确性。
（10ms时基）（5ns时基）
（5ns时基）（5ns时基）
图2 特高频三维定位谱图
（下转第81页）
2017年09月15日，电气试验人员对110kV广赵线A相避雷器进行跟踪复测，超声复测图谱显示局部放电信号明显恶化，超声最大幅值达到332mV，整个罐体上幅值区别不大，特高频亦显示悬浮放电特征，避雷器内部放电声加剧，立即上报工区，鉴于悬浮放电发展迅速，可能内部击穿，造成隐患，建议立即停电处理。
2.4综合分析
根据超声波和特高频检测图谱综合分析，特高频信号强烈，且在10ms时基下放电波形幅值稳定，在每个半波周期内均一簇明显放电信号，放电次数较多，符合金属间悬浮放电特征。超声波信号峰值最高达到332mV，且50Hz与100Hz相关性均存在，100Hz相关性比较大，波形数值较大且基准值较高，设备悬浮放电特征明显错误！未找到引用源。。综合分析认为110kV广赵线115间隔A相避雷器气室与隔离开关气室盆式绝缘子导体连接部位因内部松动等原因导致悬浮放电。
3 缺陷处理
图5 现场处理照片
2017年9月18日，检修人员持变电站第一种工作票对避雷器进行停电解体检修。检修人员首先回收A相避雷器和出线套管中SF6气体，确认避雷器气室内部及相邻出线套管已降至零压。打开避雷器上端盖，发现气室内有明显放电痕迹，导体和屏蔽盖表面残存大量黑色粉末。拆下导体和屏蔽盖检查，发现连接导体和屏蔽盖的螺栓松动，使导体和屏蔽盖接触不良，造成悬浮放电。确认该缺陷后，检修人员立即将存在明显放电烧蚀痕迹的导体和屏蔽盖进行更换处理，并对避雷器气室内部进行清理，禁锢螺栓，经检查无误后对A相避雷器和出线套管充SF6气体至额定压力，恢复送电。现场处理情况见图5所示。
2017年9月22日试验人员对处理后的广赵线避雷器进行超声波、特高频局部放电检测，无局部放电信号，设备运行恢复正常。
4 经验体会
220kV广川变电站是德州西南部主要供电变电站，接带华鲁恒升等重要工业负荷，设备内部存在局部放电，若持续恶化将导致绝缘老化，进而造成设备故障，影响安全可靠供电。
（1）本案例中避雷器设备具备非常明显的特高频局部放电特征，此类由于设备螺栓松动引起的设备局部放电缺陷比较典型。综合运用超声、特高频、SF6分解物检测进行综合判断；应重视异常设备，需要对数据、图谱进行横向和纵向的分析比较，并要注意其状态的变化情况。
（2）带电检测可以有效发现GIS设备缺陷，测试时应注意超声波、特高频及声电联合检测手法的综合应用，保证测试结果的全面性、准确性。
（3）重点剖析设备结构，运用专业手段综合分析。运用超声和特高频手段检测能够检测出放电，但若准确判断是何种原因导致放电，必须准确掌握设备结构，以便准确判断局部放电发生位置，为设备解体检修节省时间。
参考文献：
[1]金立军，张明锐，刘卫东.GIS局部放电故障诊断试验研究[J].《电工技术学报》.2005
[2]冯新岩，孟庆承，李凯，王凤超.GIS特高频局部放电检测定位方法[J].《山东电力技术》.2016，43（10）：72-74
论文作者:韩丙光
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
标签：避雷器论文; 设备论文; 信号论文; 局部论文; 超声波论文; 图谱论文; 复测论文; 《河南电力》2018年16期论文;