摘要：近年来，我国的电力行业大力发展，随着人们生活水平的提高，对电的要求也越来越严格，其中GIS设备已经在我国的电力行业中得到了广泛的应用。而GIS虽然解决了电力行业中很多问题，但是其本身也存在一定的问题，需要电力行业的工作人员去进行检修和诊断。在对GIS设备检修的过程中，最有效的方法就是局部放电检测，通过局部放电检测可以发现很多的问题，为了确保GIS设备的安全运行，在发现问题之后就要及时的进行解决和处理。本文主要对GIS局部放电的情况进行分析，提高我国的用电可靠性。
关键词：GIS局部放电；缺陷定位；分析
1 引言
随着我国科学技术的进步，各行各业也都取得了优异的成绩，电力行业也不例外，在我国市场经济发展的协助下，电力行业的发展更上一个台阶，不断的进行更新和创新，为我国创造出来更大的利润。当前，我国的电力行业正在向大体积、大容量、大电网的趋势发展，而全封闭的气体绝缘发电站的空间体积较小，占地面积也不大，安全性相对较高，这种全封闭气体绝缘发电站的安装时间短，运行起来也比较简便，另外加上它的抗干扰能力极强也因此被大面积的应用。虽然GIS在电力行业中应用时的可靠性较高，但是，GIS设备也非常容易出现问题，而一点GIS设备出现问题就会威胁到安全甚至是生命。因此，对GIS设备的检测要定期进行，将安全隐患提早排除，促进GIS设备的运行安全。
2 GIS局部放电产生的机理
GIS局部放电是以SF6气体作为绝缘的介质，而SF6则是局部放电发生的环境因素，所以说，SF6气体中的带电介质决定着放电现象的发生。带电介质的产生主要是由于电极空间和电极表面的气体分子发生了碰撞，而在光辐射和热辐射的情况下也可以产生带电介质。这些介质在电场的强度达到界限之后会从中吸收大量的能量，能量达到一定程度就会释放出来，释放出来的介质以放电的形式出现，这就是放电现象。GIS内部的电场分布可以分为两种，一是同轴圆柱形电极，二是双圆柱形电极。如果在GIS的内部出现了绝缘缺陷，那么，GIS的局部场强就会发生变化，极不均匀磁场也就此出现。GIS内部出现局部放电现象，是因为GIS的局部电场强度超过了绝缘击穿强度。另外，SF6气体的分子本身也带有强电负性，这些气体分子会捕获气体中的其他自由电子，对自由电子的运动、扩散和迁移造成了阻碍，同时也加强了局部电场。当场强超过绝缘介质时，局部放电现象就会发生。在局部放电达到一定程度时，就会发生绝缘击穿，也可以称之为导通放电。下图为GIS典型故障类型。
3 GIS各类典型局部放电的发生原因
3.1 GIS内部颗粒类放电
GIS内部比较常见的缺陷是自由金属颗粒，在GIS设备元件的制造和组装过程中，一些元件表面不平滑，在设备安装过程中，金属元件中的毛刺很可能经过剐蹭而遗留在GIS设备内部，这就造成了GIS内部颗粒放电。在外电场的作用下，这些残留的金属颗粒会释放出一定的电子，这些电子带有正电荷，而GIS的内部局部电场很可能因为这些正电荷的粒子而发生畸变，对电场分布造成影响。如果电场畸变发生到一定程度，GIS设备内部的电子就会释放出来，这些电子在于气体接触之后就会发生碰撞，从而形成两个电极之间的放电。
3.2 GIS内部绝缘子类放电
GIS设备的内部绝缘子放电可以分为表面放电和内部空穴放电两种。首先，表面放电出现的原因主要是工作人员对设备的检修控制不严格造成的，盆式绝缘子表面出现了污垢，比如说，检修工作人员的头发残留、对设备的清洁不彻底等等都可能导致绝缘子表层场强不均匀，从而出现表面放电现象。如果GIS内部的局部场强过大时，也会出现设备沿面的闪烙。其次，内部空穴放电是由于设备元件在制造的过程中，工艺控制不严，导致一些元件的环氧树脂在浇筑时存在空隙，当碰到强电压时，这些空隙内的场强就会出现不均匀，从而导致内部空穴放电的现象发生。
3.3 GIS内部松动类放电
在GIS设备的内部有很多用来平衡电场分布的屏蔽电极，在设备运行正常的情况下，屏蔽电极与高压导体或者是接地导体相互连接。正常情况下，通过屏蔽电极的电流是非常少的，所以，对屏蔽电极的制造和安装工艺要求也相对不高。但是在GIS设备运行一段时间之后，一些开关的操作就会不灵活甚至出现老化的现象，这些现象就会导致屏蔽电极和其他连接件之间的问题，很可能会出现悬浮电极，如果开关与连接件之间出现接触不良，就会导致静电力引起的机械振动，不仅增加了接触不良现象的出现，而且会导致内部局部放电现象发生。
4 声电联合法局部放电检测技术
4.1 UHF定位法
UHF定位法是对GIS设备释放电磁波信号，使信号在GIS中以光速传播，电磁波到达位置的不同，时间也会不同，检测时根据电磁波的传播速度和信号接收时间差进行计算，实现对绝缘缺陷的定位。在GIS设备检查中应用这种方法操作简单，定位也比较准确，在对GIS设备的局部放电检测中应用UHF的定位法是一定要确保释放信号的时差保持在ns量级，并且确保检测的采样率、频宽以及信号的清晰度都符合检测的要求。正常情况下，GIS设备的盆式绝缘子都是采用的环氧树脂材料，而环氧树脂对电磁波信号的影响小，并且，电磁波可以非常容易的穿过绝缘子辐射出来，而UHF定位法就是采用这些电磁波穿过盆式绝缘子辐射出来的信号对局部放电进行定位。这种定位方法在GIS维护中应用比较广泛。
4.2 超声波定位法
超声波检测顾名思义，就是对GIS设备局部放电检测时释放超声波，声波主要有三种：表面波、横波和纵波。其中，横波和纵波的传播距离比较远，穿墙力也比较好，横波和纵波的信号可以用传感器接收，也能使检测效果达到规定的要求。为了更好的对GIS设备局部放电情况进行检查，也是为了减少在检测时的影响因素出现，一般的GIS设备局部放电检测设备的检测范围都要设置在一定的范围之内，确保不会出现较大的误差。采用这种方法检测时要将传感器与GIS设备分开，不能使其产生紧密的联系，确保两者之间不出现相互影响，同时也不受电气方面影响，但是缺点就是在实际现场中，有很多的因素和原因都会造成外壳的振动，影响到测量数据的准确性。
4.3 声电联合定位法
声电联合定位法是通过先采用UHF法对GIS局部放电进行初步的定位分析，确定好局部放电的范围，在采用UHF法和超声法联合进行定位，达到精准定位的目的。在采用声电联合法对GIS局部放电进行检测时，可以同时检测电磁波信号和超声波信号，对这两种信号的分析就可以更加的清晰，排除了检测现场的干扰，对局部放电的定位也更加的精准，缺陷识别也更准确，对GIS设备的局部放电检测非常有利，在很大程度上增强了GIS设备的安全性。
4.4 化学法
GIS设备的局部电弧在放电时，一些气体会随之挥发，一部分也会被分解，在对GIS内部的放电情况进行检测时，可以根据气体的浓度进行判断。利用化学检测法进行检查时可以确保GIS内部不与外界接触，受到的干扰也会非常小，但是在应用这种方法时，对GIS内部局部放电情况的测量效果不是很好，这些自由因子会对测量的结果造成一定的影响，导致测量结果的误差较大。另外，如果短脉冲产生的放电产物达不到规定的要求，就需要再次进行检测，加重了检测的工作量，同时操作也要求更加严格。
5 GIS局部放电的应对方法
5.1 加强设备的有关管理制度
在对GIS设备的元件进行生产的过程中，非常容易造成元件表面受损或者污染，在这些元件进行组装时，很可能因绝缘体异常发电而导致出现内部放电现象。因此，在对GIS的内部元件进行组装时，一定要仔细检查元件是否受损或者污染，如果发现元件存在问题要及时的进行处理，坚决杜绝不合格的元件进入到设备组装过程中，同时，加强对元件检查人员的监督，确保所有的检查均符合设备规定的要求。
5.2 加强GIS设备局部放电检测的应用
上文中提到了一些关于局部放电的检测方法，比如说UHF定位法、超声定位法和声电联合定位法等，这些检测技术在GIS设备的局部放电检测中取得了一定的效果，除了这几种方法之外还有一些其他的方法，在对GIS设备局部放电检测时应用也比较频繁，比如说，超高频法。在检测中应用这些方法时一定要严格的按照操作说明进行，对检测的技术人员要定期的进行培训，确保所有的检查人员都能独立的进行工作，从而增强检测技术的应用。
5.3 加强设备现场安装和验收管理
在对GIS设备进行安装时，对安装的环境一定要进行严格的要求，确保GIS设备的安装施工现场的温度不能过高或者是过低，尽可能的将温度控制在一定的范围内，风速也要控制在5m/s以下。如果施工现场不能在自然条件下满足这些条件，也可以适当的借助外力设备，只有施工现场的环境满足这些要求时，方可进行GIS设备的安装，除此之外，对GIS设备暴露在空气中的时间也要进行控制，严格的参照设备安装说明，安装施工时要依照安装操作指导书进行，确保设备的各个连接件都安装完好，设备的外观无损坏，也可以请专业的验收人员对其进行验收，以确保安装质量。
6 结束语
本文通过对 GIS 设备局部放电的产生机理进行分析，并且举出了GIS发生局部放电现象的原因，同时提出了一些对于局部放电现象的检测技术，另外，还对局部放电现象的应对方法进行了分析，主要想通过上述分析解决GIS设备的局部放电缺陷，降低安全事故发生的概率，同时，也是促进GIS设备的良好运行，为我国的电力事业发展提供可靠基础。
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论文作者:葛灿,王刚,李杰科
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
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