（湖南高速铁路职业技术学院 湖南衡阳 421001）
摘要：GIS（GasInsulatedSwitchgear）是封闭式气体绝缘组合电器的简称。其绝缘系统的特点是在一个金属封闭体内充满SF6气体，用环氧浇注的绝缘子，把载流导体支撑在外壳上。由于GIS内工作场强很高，就有可能产生局部放电。一旦发生内部故障，处理起来将是很棘手。其绝缘结构就会遭到破坏，并导致SF6气体分解，更严重的是会影响设备内部电场分布，最终导致绝缘结构的击穿，造成严重的后果;因此对GIS设备实施局部放电在线监测及进行持续研究是十分必要的。文中提出了基于GIS设备的局部放电在线监测的几种关键技术，以供参考。
关键词：GIS在线监测；局部放电；绝缘故障
1 GIS局部放电简析
局部放电是指设备局部的绝缘被击穿，而并未在导体绝缘间造成贯穿性导电通道的现象。GIS设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电,每一次对绝缘介质都会有一些影响。轻微的局部放电使GIS设备绝缘强度的缓慢下降，而严重的局部放电则会使设备的绝缘强度迅速下降，最终造成绝缘损坏。每次放电时，高能量电子和加速电子的冲击都会引起多种形式的物理效应和化学反应，破坏绝缘的分子结构，加速绝缘损坏过程。GIS设备一旦发生绝缘故障，引起的停电时间长，检修费用高，损失巨大。为了防止GIS绝缘故障的发生，随时掌握设备的运行工况，对GIS进行局部放电在线监测是很必要的。
综合分析发现，由于设备的制造工艺以及安装条件的不同影响，是造成GIS设备局部放电的主要原因，要尽量防止在安装时使一些异物或灰尘进入母线筒，造成导体部分的损伤，以致发生局部放电，威肋设备以及系统的安全。对GIS设备进行局部放电在线监测，可以监测GIS设备内部的情况，为及时出去可能存在的安全隐患提提供条件，确保系统的安全稳定运行。
2 GIS局部放电的检测方法
2.1超声波检测法
一旦GIS设备内部局部放电，其放电源就必然会产生剧烈的分子碰撞，形成声波振动。声波的振动主要是以球面波形式向四面传播散发的，通过压电式加速度计检测仪器就能检测到这种来自于局部放电所产生的金属容器壁振动效果。一般来说，专业检测都会使用超声波探测头来对腔体外壁的电信号进行超声波检测。实际上，这种在SF6气体中传播的超声波虽然本质上是不会受到外界电磁干扰而加剧的，但是它的传播速度仅有140m/s，仅达到油的1/10，而且到高频段时信号衰减非常快，再加之设备所处现场还伴有较为复杂的机械噪声干扰，超声波检测法的灵敏度就会严重受到损失。所以，这种检测方法对局部放电的检测存在局限性：如果仅用于现场测试，是可以胜任的，但并不适用于在线监测；而且设备的技术操作要求也高。
2.2超高频法检测
GIS设备监测点将监测到的超高频电磁信号传递至超高频传感器；然后在超高频传感器的作用下转换成相应的电信号输出，再由采集单元采集并处理，最后转换成对应数字信号后存储到计算机中；由人工智能分析诊断软件对存储的数字信号进行分析诊断。超高频法检测频段比较高、抗干扰能力强、灵敏度、需要的传感器检测点少。UHF检测的优点使其得到了广泛的应用。能实时监测设备绝缘状态，为及时处理设备故障提供条件。
3 GIS局部放电在线监测系统技术
3.1GIS运行现场干扰信号消除技术
在GIS运行现场存在各种类型干扰型号是必然的，此时要做到对GIS局部放电可能性的判断，并准确识别所放电的类型及放电严重程度。这样不仅可以避免某些干扰信号随GIS设备局部放电信号进入检测器诊断系统，也可以对设备在线监测系统所采集的信号实时消噪处理，提高信号特征识别的可能性。比如说针对连续性周期干扰信号，考虑到其频率可变范围较大（30~500kHz），可采取相应的多频分复用多路通讯方式，实现在输电线路上的多频率载波信号传输，从而抑制这一干扰源对设备的影响。另外，连续性周期干扰还可以用数字滤波技术来实现完全消除，这种方法不但抑制效果强，且具有良好的灵活性，甚至还能改变设备的带宽性能。
当然，存在于GIS设备现场的干扰信号类型是多种多样的，而且许多干扰源之间还会相互融合并产生联合性干扰。所以在面对这种复合型干扰型信号时也应该采取一定的综合性抵御措施，比如某供电局就同时安装了3种在线监测系统——周期性窄带干扰抑制系统、脉冲型宽带干扰抑制系统以及背景噪声抑制系统，它们合力形成了干扰信号的综合抑制措施。这些系统可以在现场环境中实现在线监测，判断干扰源的方向与干扰类型，对被监测的目标信号和另外一些未能识别的干扰信号同时进行判断，最终达到抗干扰效果。
3.2GIS设备局部放电源的定位技术
如果GIS设备多处局部放电，则在线监测系统应设置多个传感器，在不同时间采集多个信号进行对比，最后针对局部放电源实现定位。多点监测定位原理如图2所示。
如图2所示，如果GIS内部发生局部放电，要对可能存在缺陷的点安装传感器并监测其局部的实际放电信号状况，并在图1中捕捉信号时间差。传感器之间的时间差计算公式为：△t=t2-t1=（D-x）/c-x/c
所以GIS设备中存在缺陷点的距离传感器位置为：x=（D-c△t）/2
4结语
在变电站电网系统建设进程中，GIS设备将发挥越来越大的作用。对GIS设备可能存在的局部放电故障一定要做到提前预防、及时维护，避免由于在线监测系统的安装和运行技术不到位而造成的电网事故发生；同时要强化GIS局部放电检测系统的现场应用操作性，提升变电站的安全防护体系建设效率。
参考文献
[1]代震.GIS局部放电在线监测系统在保定地区电网的应用研究[D].保定：华北电力大学，2014.
[2]李端姣，唐志国.GIS局部放电特高频检测系统标定研究[J].高电压技术，2015，41（10）：3348-3354.
论文作者:胡建平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
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