局放传感器的故障定位与数据分析论文_钟声1,陶平2

摘要：高压电器局部放电试验是运维试验中最重要的一项检测项目，关系到高压电器的安全运行。本文主要介绍局放传感器放电试验遵循的国家标准、GIS组合电器的局部放电故障定位以及分析方法等。

关键词：局部放电；故障定位；质量控制

封闭式气体绝缘组合电器（简称GIS）以其体积小、可靠性高等特点被广泛应用于电力系统中。虽然GIS可靠性高，但往往由于其内部缺陷会引起事故。由于GIS设备拆卸比较复杂，通过对腔体内的故障定位可以有选择地对存在故障的腔体进行断电检修，从而大幅度减少维修的时间。基于超高频法的局部放电检测方法能够根据电磁波从放电源到不同传感器的时间差对放电源进行定位。

一、局部放电检测相关标准

局部放电测量方法在：GB/T-7354-2003/IEC 60270:2000和DL417-2006中给出明确要求。该标准适用于电气设备、组件和系统在频率为400 Hz及以下的交流电压试验或直流电压试验时产生的局部放电测量，生产中常将局部放电试验和耐压试验结合到一起进行：根据设备最高电压Um的不同，分别规定进行长时耐压试验（ACLD）和短时耐压试验（ACSD）。对于设备最高电压Um≤72.5kV的全绝缘变压器正常情况下不需进行局部放电测量。对于设备最高电压Um>72.5kV的全绝缘变压器，一般情况下在进行短时耐压试验时需进行局部放电测量。在不大于试验电压（U2）的三分之一下接通电源并升压至 保持5min；将试验电压升至U2保持5min；然后，立即将电压降至U2保持5min，同时进行局部放电测量；再将电压降压至保持5min；最后将电压降至试验电压（U2）的三分之一以下切断电源。为保证相间电压不超过额定外施耐压值，试验电压U2规定为：相对地和1.3Um相对相。

二、局放带电检测特高频法定位技术

放电源的准确定位能够极大的方便缺陷元件的查找及放电类型的诊断，提高检修工作效率。特高频法的主要定位方法有幅值比较法、时差法、定相法、三维

空间定位法等。

1.三维空间定位法。首先将两个传感器按照相同朝向放置，移动两个传感器的位置，使示波器两个通道信号重叠，这时，信号源位于两个传感器中间的一个平面上。同样的方式在相对的方向上及上下的方向上各确定一个平面，最终定位信号源位置。该方法一般用于被检测信号较强且可检测范围较大的情况。

2.幅值比较定位法。幅值比较法的基本思路是距离放电源最近的传感器检测到的信号最强。当在多个点同时检测到放电信号时，信号强度最大的测点可判断为最接近放电源的位置。幅值比较法的准确性往往受到现场检测条件的限制。当放电信号很强时，在较小的距离范围内难以观察到明显的信号强度变化，使精确定位面临困难。当设备外部存在干扰放电源时，也会在不同位置产生强度类似的信号，难有效定位，同时也难以区分设备内部或外部的放电源放电。3)时差定位法。时差定位法的基本思路是距离放电原最近的传感器检测到的时域信号最超前。具体的时差定位适用于采用高速数字示波器的带电检测装置。将传感器分别放置在GIS上两个相邻的测点位置，根据放电检测信号的时差，利用式(1)即可计算得到局部放电源的具体位置。

式中:x为放电源距离左侧传感器的距离，m;L为图中两个传感器之间的距离，m;c为电磁波传播速度，3×10 m/s;Δt为两个传感器检测到的时域信号波头之间

的时差。

4.定相法。定相法的基本思路是在三相均可检测到相似局部放电信号的情况下，基时域信号的差异相即为放电源所在相别。定相法往往与幅值比较法综合应用，第一步是确定放电信号源是否唯一。具体做法是在同步信号不变的情况下分别检测设备三相的同一个位置，若其PＲPS、PＲPD谱图相位分布相同，则说明附近放电信号来自于一个放电源;若相位分布不同，则说明附近存在两个或两个以上的放电源。第一步是确定放电源相别，具体做法是应用高速示波器同时检测设备三相相同位置的特高频局部放电时域信号，若两相极性与另外一相相反，则相反的相即为放电源所在相别。

三、案例分析

1.背景。海南电网某变电站220kVGIS设备局放量超标，B相母线管检测视在放电量达到1800pC。经过更换绝缘盆、开关处理，局放量依然超标。针对改放量超标问题，采用电声定位技术对其进行局放源定位。

2.检测方法。（1）脉冲电流法。利用耦合单元截取GISB相母线管绝缘盆内部的局放脉冲电流信号。（2）超声检测法。利用局部放电超声探测器在母线管壁上探测内部的局部放电超声波信号。（3）使用仪器。TWPD-2E多通道数字式局部放电综合分析仪。TWPD-1-4耦合单元。US-040MEE1局部放电超声探测器。

3.视在放电量检测。（1）单相电源采用单相电源供电，测试B相局部放电值，试验结果如表1。

图1

4.电声定位。通过重新进行局放试验，发现B相放电量较大，A、C两相放电量较小。超声传感器在B相中下部H点接收到放电源产生的声波信号，应用电声定位法定出放电点距离绝缘盆500mm。通过定位分析，最终确定的放电区域与A相开关、B相重叠，由于检修后局放量并没有发生变化。从局放试验结果分析，怀疑是A相开关刀闸对B相放电。将A相开关用地屏包裹再次做局放试验，放电现象消失。

　图2

通过在线监测系统发现GIS设备内部存在持续局部放电信号后，需利用带电检测定位技术对局部放电源快速准确定位，以判断缺陷类型及缺陷严重程度，制定检修维护方案，保障GIS设备安全稳定运行。确定局部放电位置既可以为设备缺陷的诊断提供有效的数据参考，也可以减少检修时间。

参考文献：

[1]李涛.电力调控运行的重要性与优化管理措施[J].山东工业技术，2018（23）.

[2]徐建.电力系统继电保护管理探讨[J].中国新技术产品，2018（14）.

[3]周浩.电力工程建设与管理[J].价值工程，2018（10）.

[4]张瑞.加强电力企业安全生产管理对策建议[J].价值工程，2018（02）.

论文作者:钟声1,陶平2

论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期

论文发表时间:2020/4/15

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