摘要：随着GIS大量投入运行，异常缺陷也随之出现，且一旦发展为故障后影响范围较大。局部放电作为威胁GIS稳定运行的因素之一，近几年造成国家电网多起GIS故障，给设备安全和电网运行造成了很大威胁。由于GIS是密封式紧凑结构，一旦发生局部放电缺陷，检修时间很长，维修费用很高，电压等级越高的GIS停电检修所带来的经济损失就越大。因此实际运行中需要对GIS局部放电采取有效的检测手段，若能及早发现GIS内部绝缘故障，快速准确定位，能使GIS的检修工作按计划地进行，缩短检修范围、时间并节省费用，从而提高GIS运行可靠性。本文对声电联合检测法在GIS局部放电检测的应用进行分析。
关键词：声电联合检测法；GIS局部放电检测；应用
近年来，声电联合局部放电测试技术在GIS出厂故障检测和GIS在线检测中已得到了广泛的应用，及时发现并排除了大量的GIS局部放电隐患。现场测试技术不断丰富了GIS局部放电测试的数据库和案例库，而不断完善的数据库又催生了更为准确的局部放电判断依据。
1GIS局部放电
局部放电是指发生在电极之间非贯通性放电。初始时放电是非常微弱的，一般不会影响绝缘能力，但是如果这种放电长时间持续存在，就会逐渐导致绝缘劣化，使得绝缘介电性能降低，最后整个绝缘都会被击穿。GIS局部放电类型主要分为：一是固体绝缘内部局部缺陷放电；二是尖端放电；三是浮电位放电；四是沿面污秽放电。
局部放电是GIS绝缘劣化的征兆和体现，也是造成绝缘进一步劣化的原因，是表征GIS绝缘性能的一个重要参数。国际大电网会议CIGRE调查表明，50％以上的GIS故障是可预先发现的。因此对GIS进行局部放电在线检测，了解其局部放电情况，能够及早发现绝缘缺陷，及时检修，尽量避免事故的发生，GIS局部放电在线检测对GIS的稳定可靠运行具有重要意义。
2局部放电检测技术概述
在电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，称为局部放电。它会在电力设备内部或者周围空间产生一系列的光、声、电、机械等信号，其中检测电信号的特高频法与检测声信号的超声波法在GIS设备局部放电检测和定位上应用最为广泛。
2.1特高频法
特高频检测法是通过接收局部放电发生过程中会辐射的特高频电磁波实现对局部放电的有效检测，检测频段一般为300MHz～3GHz，常用于GIS设备、全封闭罐式断路器、变压器等设备。研究表明，处于高气压SF6气体环境中的局部放电，其放电信号的上升沿及持续时间极短，一般为ns级。GIS设备的金属同轴结构是一个良好的波导，局部放电产生的特高频信号可以有效地沿波导传播，通过绝缘子、观察窗、外露绝缘件等为非铁磁材料透射出来，并可以被特高频传感器（耦合器）接受。与传统局部放电测量方法相比，特高频法具有检测灵敏度高、抗干扰特性、可识别缺陷类型、可实现在线监测等优势。但是由于放电起始峰的时间差测量只能靠目测，误差较大；同时如果测量设备的硬件采样率比较低，也会造成放电起始峰辨别的误差增大。因此只能将局部放电源确定在一小段范围内，进一步确定放电源在腔体上具体所处的方位较为困难。
2.2超声波法
超声波局放检测法是指对频率介于20-200kHz区间是声信号进行采集、分析、判断的一种检测方法。当发生局部放电时，分子间剧烈碰撞并在宏观上瞬问形成一种压力，产生超声波脉冲，类型包括纵波、横波和表面波。GIS中沿SF6气体传播的只有纵波，这种超声纵波以球面波的形式向四面传播。由于超声波的波长较短，因此方向性较强，能量较为集中，可通过固定在被测电力设备外壳上的超声波传感器接收这个信号，并对其进行分析，判断设备内部是否存在局部放电缺陷。
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超声波信号在SF6气体中的传输时衰减很快，在通过两种材料的边界时还会产生反射，且当入射角超过一定角度时还会发生全反射，故使用超声波法检测局部放电时没检测灵敏度往往会取决于声波信号的传播介质及传播途径，实际应用时需通过设置尽量多的检测点，找到能够有效接收到信号的部位。检测时还应保持传感器于设备表面稳定接触，结合界面还应使用声耦合剂，要求操作人员具有较丰富的测试经验。
使用超声波法检测时，传感器应在GIS各接头、刀闸、互感器底部稍倾30°位置，每个接头、刀闸、互感器均进行测试。测试时应涂抹足够的导声油脂，以保证足够的灵敏度；若GIS外壳能够被磁铁吸引，则应采用磁铁吸附器固定，以避免手持振动干扰。
超声波法最大的优点是抗电磁干扰能力强，适用于对壳体接地的所有电力设备进行局部检测。通过逐点测量和比较，还可对缺陷进行定位，能够发现灵敏发现GIS底部的颗粒放电，对电晕、松动、悬浮放电也能够发现。缺点是对绝缘内部放电灵敏度不够，仅对近距离的放电缺陷较敏感，且易受周围环境噪声的影响，特别是当被测电力设备自身存在机械振动或电磁振动时，将会对超声波检测法造成很大的影响，严重时甚至可造成误判。此外，由于固体绝缘材料对超声波信号的传播衰减很大，该方法不宜用于检测SF6设备中的盆式绝缘子放电缺陷。
2.3声电联合的检测方式
声电联合法能够同时对超声信息和局部放电信号中的特高频信息进行提取，在分析对比两种信号以后，能够判断出在信号中是否具备一致性，同时有助于有效地将现场干扰的情况排除掉，进而将识别缺陷类型的准确度提高。在采取声电联合定位技术的情况下，能够有效地将超声法的精确定位和特高频法的快速定位等功能结合在一起，首先通过对特高频法的利用能够将定位放电的位置初步确定出来，随后在不同位置超声波测量的进行下，能够将传播时差计算出来，并在信号传播路径的结合下，能够将局部放电的发生位置计算出来，以此来将局部放电的定位准确性提高。
3声电联合局部放电测试法在GIS中的应用方法
3.1局部放电信号的测试及定位
先采用特高频法对GIS局部放电进行初步定位分析，确定局部放电的大致范围，再采用特高频法和超声波法联合进行定位分析，从而实现绝缘缺陷的精确定位。对于内置或具有金属屏蔽环的盆式绝缘子，不能使用特高频法对其进行测试，只能用超声波法逐点检测定位。
3.2根据测试结果进行风险评估并制定检修策略
第一，对于对设备正常运行影响较小的局部放电故障应加强监控，观察故障发展趋势，缩短检修周期。
第二，对于严重影响设备正常运行的局部放电故障，应立即解体检修，消除隐患。
结束语：
综上所述，在联合超声波和特高频两种带电检测技术进行检测操作时，能够有效地将潜伏在GIS内部的缺陷发现，从而将诊断缺陷的效率提高，并在相关超声波和特高频的遵循下能够将缺陷定位的准确度提高，以便于为GIS的检修提供重要的参考依据。针对于故障诊断的操作，需要在停电试验、带电检测以及在线检测的充分结合下进行，必要的时候能够在解体检查的利用下对故障的位置进行参照，对故障产生的原因进行分析，尽可能地将故障没有被检查到情况避免掉。
参考文献：
[1]解析GIS局部放电检测和定位技术的现场应用[J].辛伟.山东工业技术.2014（23）
[2]超声波与特高频方法下的GIS局部放电检测技术分析[J].徐飞，黄锋，张剑彪.中国高新技术企业.2016（34）
[3]超声波局部放电检测在GIS自由颗粒缺陷检测中的应用[J].马飞越，刘威峰，李奇超，周秀，田禄，何宁辉.宁夏电力.2016（05）
论文作者:陈海翔,高莲君,徐先新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
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