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摘要：随着电力电网建设规模的不断扩大，GIS设备的应用量也随之增加，为确保该设备的安全稳定运行，必须做好检测工作。本文主要探讨当前常用的超高频局放检测技术、超声波局放检测技术及红外热成像测试技术在GIS设备状态监测中的应用情况。
关键词：带电检测技术；GIS设备；状态监测
GIS，即封闭组合电器，是产生于上世纪60年代的一种新型电气化装置。随着现代电力工业的发展，对电气设备性能、控制成本等方面有了更高要求，而CIS设备的优势日益凸显[1]。当前，该设备已广泛应用到各等级的输变电工程中，同时因其对装配工艺的要求较高，往往一些隐患或者缺陷难以被检出，给设备的正常运行带来隐患，因此必须加强状态监测技术的研究。
1.超高频局放检测技术的应用分析
1.1技术介绍
当前，在GIS设备检测中常用的一个技术就是超高频局放检测技术。其工作原理就是通过超高频传感器对GIS设备内部放电出现的超高频信号检测达到发现故障的目的。通常超高频信号的频率在300MHz~3GHz。主要有内置式和外置式两类，配合数据采集及分析软件构成一个检测系统。该技术的检测示意图如图1：
图1 超高频局放检测示意图
1.2应用方法
超高频检测技术对GIS设备局部放电实行现场检测时，可采取时域和频域两种测量方法，时域测量可定位，频域测量对有无放电定性检测较为有效。对应用外置式传感器开展局部放电检测时，通常要选用观察窗、无金属屏蔽盆式绝缘子、接地开关外露绝缘件、SF6气体压力释放窗等处作为检测点，通过超高频检测仪实行单一频段和全频段的测量。
1.3检测特点
应用超高频传感器测量GIS局部放电通常会受到设备内、外部环境的干扰，譬如：手机、无线通讯信号等，在进行现场检测时应将这些干扰因素全面排除，并在不同时段对相同位置予以测量，提高检测准确性。一般采取软件智能降噪、加装滤波器等方式实施降噪处理。在检测时，应充分考虑到外接电源的影响[2]。该检测技术对毛刺、颗粒及绝缘盆子的内部放电检测有强的敏感性，但对振动信号测量的敏感性则较差。此外，因该技术原理对GIS设备表面无非金属裸露状况下的检测效果会受到较大限制。
2.超声波局放检测技术的应用分析
2.1技术介绍
超声波法局放检测技术是当前对电气设备非破坏性检测的一个重要手段。早期的超声检测方法就是基于超声脉冲回波技术，主要是通过材料内部的裂纹进行检测。近年来，随着声发射技术应用日益广泛。该项检测技术的原理是通过配置于GIS设备外壳上的传感器接受内部放电引起的振动或超声波信号实现检测到故障的目的。通常超声波信号频率范围在数kHz到数MHz。该项检测技术针对的信号频率远远低于超高频局放检测技术，可以看出，其对机械振动和较低频率电磁信号灵敏度高，空气中的干扰信号主要在10kHz以内，所以在实际检测中一般是选用超过20kHz的频带。检测示意图如图2：
图2 超声波局部放检测示意图
2.2应用方法
应用超声波局放技术检测时，需要在传感器测量面涂抹一定量的超声耦合剂，以确保传感器和壳体有良好接触，减少信号的损失，提升检测灵敏度。应把传感器平稳置于GIS设备外壳各个测点上，详细观察信号状况。在检测过程中，应尽量避免传感器抖动及其他因素影响。在选定测试点时，应选好这几个点:
（1）相邻法兰间最少要有1到2个点，且测点间距应在1米以内。测量位应选气室侧下方，母线筒测点则要选靠近绝缘支撑器件位置；
（2）在GIS设备的拐臂、断路器断口处、隔离及接地刀闸、CT、PT、避雷器等部位均需要设测试点；
（3）在观察历史趋势时，应和前次测点保持一致；
（4）三相一壳式GIS设备应在横截面上每120度最少设置1个测点；
（5）在GIS转角部位及T形相连部位前后需要选定1个测点；
（6）如外壳直径较大的GIS设备，则应在横截面适当增加测点；水平装配盆式绝缘子部位可选定为增加测点。
2.2检测特点
该项技术检测对振动信号极为灵敏，所以可准确发现传感器装置部位GIS内部松动问题，如对固定螺栓力矩不够、金属焊接点不深等情况的检测有良好效果，且在故障发生早期表现主要是振动信号，可通过超声局放技术检出。可看出，超声局放检测技术对CIS设备局部放电早期定性诊断意义重大[3]。通过该项技术进行故障类型判别时，除对超声幅值分析外，还需要对信号分布相位开展图谱分析。
3.红外热成像测试技术应用分析
红外热技术就是把不可见的红外辐射转变成可见图像。物体红外辐射通过镜头聚焦到探测器上，再产生电信号，电信号经放大并数字化处理到热像仪电子处理，最终转变成通过肉眼可在显示器察看的红外图像。但是因GIS设备具有紧凑性、封闭性等特性，及SF6气体传热特性，以致于该项技术应用到GIS设备状态监测时效果不佳，在一定程度上限制了该项技术的应用。但实践表明，该项技术对检测PT、避雷器气室等方面的故障有重要的应用价值。
4.总结
综上，带电检测技术是对GIS设备状态监测、评估、给予检修依据的重要方法，主要有超高频局放技术、超声波局放技术，通常是两者联合应用的，可提高检测质量和效率。
参考文献：
[1]袁玉龙，吴童生，王煜杰．浅谈GIS设备带电局部放电检测技术的应用前景[J].青海电力.2011，10（8）：214-215．
[2]李晓峰，刘振，庞先海等.特高频局部放电检测技术在GIS设备上的典型应用[J].高压电器.2013，12（5）：411-413.
[3]化晨冰，张铂雅.GIS带电测试技术的现状与发展[J].电气开关.2013，8：214-215
论文作者:黄囤,张超,张鹏程
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
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