摘要：随着我国电力系统状态检修工作的开展，局部放电检测技术已成为目前GIS状态诊断的重要技术手段。本文采用超声波局部放电检测法、特高频局部放电检测法发现一起GIS典型悬浮放电缺陷，采用超声波幅值定位法、特高频时差定位法分别对放电源进行定位，并对缺陷段GIS进行解体检查。研究结果表明，特高频局部放电检测方法可有效判断GIS内部放电类型，时差定位法比超声波幅值定位法更为可靠，能精确定位GIS局部放电源位置，与解体检查结果一致，建议大力推广。
关键词：局部放电；GIS；特高频；超声波；时差定位法
0引言
目前，局部放电主要分为电检测法和非电检测法[1-2]。非电气检测法包括超声波检测法、化学成分检测法，是GIS局部放电检测的重要手段。气体成分分析法主要是通过测量放电产生SO2等特征气体，判断是否发生放电。但由于局部放电产生的气体分解较为缓慢，且存在吸附和复合作用，日前气体成分分析法主要作为现场辅助测试手段。发生放电时，放电区域会发射出超声波，且频率范围在20kHz~100kHz [3]。超声波检测法通过贴在GIS外壳表面的压电式传感器检测这些声波信号，以达到发现GIS放电的目的，目前超声波局部放电检测也是GIS带电检测的一种常见手段。脉冲电流法通过检测放过程中产生的电荷转移，确定视在放电量，但由其抗干扰性能较差，无法适应变电站复杂环境，主要应用于GIS的出厂试验。目前，国际标准IEC62271-203推荐使用特高频(ultra-high frequency，UIF)检测法，其检测频带在300~3000MHz之间，抗干扰能力强、灵敏度高极高，较之于其他检测方法具有明显的优势，已成为国内外学者研究的重点研究方向。随着我国电力系统状态检修工作的开展，特高频检测法在现场GIS上的应用越来越广泛。
本文采用超声波局部放电检测法、特高频局部放电检测法发现一起GIS典型悬浮放电缺陷，采用超声波幅值定位法、特高频时差定位法分别对放电源进行定位，确定了缺陷位置。并通过解体检查缺陷位置，比较了超声波幅值定位法、特高频时差定位法的优劣，验证了特高频时差定位法的有效性。
1特高频时差定位法
特高频时差定位法依据局部放电产生的电磁波信号到达不同位置检测传感器的时间不同计算出局部放电源的位置。特高频信号在GIS中的传播速度c为3×108m/s，根据不同传感器检测信号的时间差，计算出缺陷位置，
可求得放电源的位置x：
(1)
(2)
其中，x为放电源距离传感器1的位置，D为传感器1距离传感器2的位置，t1、t2为特高频局部放电信号传到传感器1、传感器2的时间。
2 案例分析
对山东某500kV变电站220kV#1B母线、#2B母线进行带电检测时，发现到220kV#2B母线200B间隔处母线存在明显超声波异常信号，连续模式下峰值在100mV~450mV之间，100Hz频率相关性明显，外部可听到明显“嘶嘶”声。特高频信号异常，放电信号幅值较大且相对稳定，并呈现100Hz相关性。
对220kV#1B母线、220kV#2B母线进行超声波局部放电检测，测试位置示意图如图2所示。
图1测试位置示意图 图2检测点2处的信号图谱
检测发现，检测点2处超声波信号最大，峰值为450mV。该段其余位置（该段母线上下两侧）峰值均小于测点2处峰值，但比较均匀在100-200mV之间。根据超声波幅值法判断放电位置位于点2处。检测点2处的超声波信号图谱如图3所示。
对220kV#1B母线、220kV#2B母线进行特高频局放检测，发现内部存在很大的局放信号，如图4(a)所示。根据其10ms时基下的放电信号波形判断其放电信号类型为悬浮放电。
(a) 10ms时基下的信号 (b)时差定位波形
图3 特高频局部放电检测信号图谱
利用多功能局放定位仪对该信号进行定位，将两个传感器分别放置在该间隔两侧的特高频信号检测处，二者之间距离为11.2米，位置2处为1号传感器位置，位置3处为2号传感器位置。
两个传感器检测到的特高频局部放电信号如图4(b)所示。从图4(b)可以看出，两个传感器检测到的特高频信号时差为19ns。由公式(1)~(2)可知，放电源距离1号传感器(位置2处)约为3米，与超声波幅值定位法定位位置（点2处）相差约0.3米。
对问题母线段进行开盖检查，在拆除C相导体的相对地绝缘件后，发现C相导体第一个相间绝缘件的螺栓松动，用手可以晃动导体，母线筒下部存在少量黑色粉末，由此可以判断局放异常是由于导体与第一个相间绝缘件的紧固螺栓松动造成，如图5所示，实际缺陷位置与特高频时差定位法判定的位置一致，与超声波幅值定位法判定位置相差约0.3米。由此可见，特高频时差定位法比超声波幅值定位法更为准确，可有效定位GIS局部放电源。
3 结论
1）特高频局部放电检测方法可有效判断GIS内部放电类型，时差定位法能精确定位GIS局部放电源位置，与解体检查结果一致。
2）基于特高频时差法的GIS局部放电源定位方法在现场检测中比超声波幅值定位法更为准确有效，建议大力推广。
参考文献:References
1.DL/T 617--2010. Specification for Gas-insulated metal-enclosed switches.
2.卢启付，李兴旺，徐晓刚，等。基于 ANSYS的GIS隔离开关路事故分析[J]高压电器,2012,48(8):76-79.
3.[4]卢启付，李兴旺，程养春，等起装配清洁度不够导致的GIS隔离开关短路事故分析[J]。广东电力,2011.24(11):106-108.
论文作者:孙佑飞,冯新岩,马建涛,张明兴,王皓
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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