摘要：局部放电的超声波法、特高频法、分解产物法在应用中各有其优缺点。因此为了综合各种检测方法的特点，建议在现场开展多种方法的联合检测。最后介绍了一起应用局放联合检测方法完成的GIS局放案例。
关键词：局部放电；特高频；超声波；气体分解产物
0.引言
GIS作为电力系统中的重要设备，其是否可靠运行影响整个电力系统的安全。当设备出现绝缘出现时，一般会产生局部放电，并且以声、电、光等信号传播出去。因此，GIS局部放电的带电检测和在线监测在电力系统中得到广泛应用。目前，局部放电的检测方法主要有气体分解产物法、特高频法、超声波法[1-4]。
然而，在实际应用中，各种方法各有其优缺点。气体分解产物法不受电磁干扰影响，但是由于GIS的气室数量非常多，工作量非常大，检测效率低，并且检测过程中需要释放气室中的气体。特高频法检测灵敏度高、检测范围大，但是检测过程中易受外部电磁干扰信号影响，传感器的安装位置受现场设备的限制，对部分绝缘缺陷存在检测盲区。超声波法抗电磁干扰能力强，对自由金属颗粒灵敏，检测位置不受限制，但是其检测工作量大，且对部分缺陷（如悬浮）不灵敏[5-8]。
结合以上各种检测方法的优缺点，本文提出联合三种方法的综合检测诊断方案。在现场带电检测中首先采用特高频法进行检测，当发现疑似局部放电现象时，再利用超声波法进行复测，并且采用特高频和超声波综合定位方法。即，首先利用特高频法实现故障点的粗定位，确定放电区域；然后利用超声波法在放电区域进行细定位。即可以提高定位效率，又可以提高定位精度。在特高频法和超声波法发现疑似严重局部放电现象并且初步确定了局部放电位置，而又需要给出非常明确结论的情况下，也可进行分解气体检测。综合特高频法、超声波和分解气体法获得的信息，结合设备的历史检测记录，得出GIS设备局部放电诊断的结论。
1.GIS设备内部放电的综合检测诊断案例
1.1案例经过
2008年9月，某电力公司的一个变电站251GIS设备C 相PT间隔局放量偏大（超过A、B相检测值3倍）。2009年1月7日利用SF6气体组份分析技术对该251三相PT间隔（气室相通）进行SF6气体分解产物检测，测试数据发现该间隔中出现1ppm的HF气体；后将251PT三相气室的气路隔断，按两周进行一次超声局放检测和SF6气体组分分析（如果放电稳定或有减小趋势，则延长至3周一次）、超高频局放实时在线监测的方案进行跟踪分析，发现C相PT间隔的CF4含量远大于正常水平（超过3倍，正常气室100ppm左右）。经过近两个月的跟踪监测，得出C相气室内存在不稳定悬浮放电缺陷的结论。2009年5月27日对该气室进行解体检查，发现用于固定屏蔽铝板的两颗绝缘螺杆断裂，且其断裂螺杆（含有金属螺帽）掉落于气室内的设备重大隐患。
1.2检测分析方法
1）超高频局放检测技术及分析评价
图1 B、C相超高频测试数据
Fig.1 Genetic algorithm flowchart
采用超高频法对251PT三相进行连续监测（周期为1小时4次），测试数据如图1、图2、图3所示。
从测试数据分析，在监测的大部分时间内，251PT的C相局部放电幅值总体高于A、B两相，且C相局部放电不稳定，某些时刻突然变大到A、B相的数倍，放电幅值最大可达14mV，持续放电20分钟左右后消失。根据放电波形分析，251PT的C相存在不稳定的悬浮屏蔽或金属微粒放电，从放电幅值的趋势来看，C相缺陷未出现突破增长的趋势，可以判定在监测时间段内，C相放电缺陷未发展。
图2 B、C相超高频测试数据展开波形图
Fig.2 Expansion waveform of B, C phase ultra high frequency test data
图3 C相历史最大放电量及平均放电量趋势
Fig.3 maximum discharge and average discharge tendency of C phase
2）超声波局放检测技术和分析评价
220kV界大东251 PT气室（增益300x）超声波局放测试结果。如图4、图5所示。
（a）4月13日 （b）5月8日
图4 C相测量结果（仅列出3次进行对比）
Fig.4 C phase measurement results (only for 3 comparisons)
图5 2009年5月8日A相（左图）和B相（右图）测量结果
Fig.5 May 8, 2009 A (left) and B (right) test
从近三个月连续多次跟踪监测的情况分析，C相测量结果均与50Hz及100Hz具有较强的相关性，信号变化大小稳定，相位图连续，放电幅值有增大趋势，同时A、B相测量结果稳定
（与背景测量结果接近），因此判断251C相PT气室内存在悬浮电位放电，且放电能量不大，较为稳定，有逐步增大趋势。
3）SF6气体组份检测技术和分析评价
为了准确分析局放异常的GIS气室可能存在内部缺陷，对这几个气室进行了SF6气体组分分析。结果如表1所示。
表1 220kV变电站251C相PT气体测试数据（2009.1.7～2009.3.9）
从数据分析，可以看出在2009年1月份的检测中251PT气室测试结果中HF有1ppm(正常的设备中不会有HF)，另外连续监测的情况发现251C相PT中的CF4含量（＞400ppm）较正常运行设备中偏高（其它设备测试数据均在正常范围内）；但是1月份后的测试中未发现HF，分析认为可能原因是由于放电不大，HF含量不高且HF气体化学性质不稳定，在放电结束后气室内的HF吸附或与其他组分反应而消失，同时C相PT中CF4气体含量也无增大趋势，也未发现SO2F2、SOF2、SF4等气体，几次测量结果气体未出现增大趋势。
4）综合分析及现场解体情况
综合三种检测方法的检测结果进行判断，可以得出该气室内存在悬浮电位放电，由于放电能量较小，放电程度还不严重，未出现激增的情况，但该放电正逐步增长，因此建议立即停电检查、处理，避免发生事故的发生。2009年5月27日组织对该气室解体检查，发现用于固定屏蔽铝板的两颗绝缘螺杆断裂，且其断裂螺母掉落于气室内的设备重大隐患。如图6所示。
图6 现场解体照片
Fig.6 Scene break-up photos
2.经验体会
1）对于气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）内部放电缺陷，可以采用超声波局部放电、超高频局部放电和SF6气体组份分析技术进行较为有效的检测。综合运用三种方法就能对内部放电缺陷的性质、严重程度和部位进行有效的判断。
2）实际推广应用中，可以采用超高频进行大面积的普查，对于发现可能存在异常的气室，在采用超声检测法局部放电和SF6气体组份分析技术进行综合判断，可以有效提供状态评价的效率。
参考文献
[1]李德军，沈威，郭志强. GIS局部放电常规检测和超声波检测方法的应用比较[J].高压电器 2009, 45（3）: 99-103.
[2]刘勋，王丽君.GIS局部放电在线监测技术的综合分析[J]. 电气应用 2011, 30（7）:60-63.
[3] 钱勇，黄成军，江秀臣，等. 基于特高频法的GIS局部放电在线监测研究现状及展望[J].电网技术 2005, 29（1）: 40-43.
[4]王卫东，赵现平，王达达，等. GIS局部放电检测方法的分析研究[J].高压电器 2012，48(8):13-17.
[5]齐波，李成榕，骆立实，等. GIS中局部放电与气体分解产物关系的试验[J].高电压技术 2010，36(4):957-963.
[6]刘骏华，姚明，黄成军，等. 采用声电联合法的GIS局部放电定位试验研究[J].高电压技术 2009，35(10):2458-2463.
[7]徐敏骅，吴晓春，陆振华. GIS局部放电检测与定位技术的现场应用[J].华东电力 2009，37(7):1086-1089.
[8]李继胜，赵学风，杨景刚，等. GIS典型缺陷局部放电测量与分析 [J].高电压技术 2009，35(10):2440-2445.
作者简介：
侯利永（1981-），男，内蒙古赤峰市人，汉族，硕士研究生，主要研究方向为电力系统最优运行与规划。
论文作者:侯利永
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
标签：局部论文; 气体论文; 超声波论文; 设备论文; 分解论文; 缺陷论文; 在线论文; 《电力设备》2018年第4期论文;