GIS设备局部放电带电检测技术的应用探究

李东 赵峰

摘要：局部放电检测是对 GIS 设备进行状态评估的最有效的方法，通过放电检测技术的应用，有助于排除故障，分析问题，使得设备可以正常运行。结合 GIS 设备局部检测技术，分析造成设备局部放电出现的主要原因，探讨 GIS 设备局部放电检测技术的应用，有效提升局部检测技术水平。

关键词：GIS 设备;局部放电;检测技术

局部放电作为一种脉冲放电，会在变电站设备内部和周围空间产生一系列的光、声音、设备和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。目前局部放电带电检测技术已经逐渐取代传统的停电检测方法在变电站设备状态检测中得到了非常广泛的应用。

1. 局部放电概述

变电设备承载着高负荷的电力转送，其设备绝缘在电力转送过程中不仅受到电、热的直接影响，还会因使用时间不良环境等多种因素导致性能逐渐弱化，甚至是出现缺陷，一旦发生故障，将直接导致变电站无法正常工作。通过绝缘检测和诊断技术能够更早的发现其中的故障。局部放电是一种电气放电现象，这种现象产生的最主要原因是绝缘介质外施电压高到一定程度时产生电离的电气放电，归根结底是由于变电设备绝缘内部的一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷造成的。 变电设备绝缘中常常容易出现局部放电，这种局部放电分散发生在相当小的局部空间内，一般不会导致绝缘穿透性击穿问题的出现，但是时间久了则易造成电介质的局部损坏，这样就会因局部小问题带来整个变电设备的运行问题。如果长期存在局部放电，极易出现绝缘击穿和沿面闪络的问题，这是对变电设备的致命打击。所以为了变电设备的正常运行，必须定期不定期地对电力设备进行局部放电试验，全面检测设备的绝缘状况，这样不仅能确定绝缘故障的原因及其受损程度，而且能发现制造与安装方面存在的问题。

2. GIS 设备局部放电带电检测技术

2.1 紫外线检测技术

在外缘局部放电过程中，击穿因素会导致放电，对周围气体产生电离。这种放电光波的频率与气体种类存在一定的关系，在产生电离后也会产生氮离子，而其发出的光谱落到紫外线的光波段。利用特殊介质充分接受到紫外信号光波，通过图像叠加处理，就可以看到光晕出现的位置，也可以看到其强度大小。一般在 GIS 设备检测过程中，紫外线检测技术对于带电检测具有一定的辅助作用，与其他检测技术相互配合，可以更好地找到局部放电信号，对于确定放电位置和放电强度有非常重要的作用。

2.2超声波检测技术

GIS 发生局部放电时分子间剧烈碰撞并在宏观上瞬间形成一种压力，产生冲击的振动或声波，以球面波的形式向外传播，频率在 20 ～ 100 kHz 的声波称为超声波。超声波在 SF6气体中以纵波的形式传播，并且衰减很大，而在带电导体、绝缘子和金属壳体等固体中传播的除纵波外还有横波，横波在固体中衰减较小。由于超声波的波长较短、方向性较强，所以它的能量也较为集中。超声波局部放电带电检测就是通过放置在 GIS壳体上的压敏传感器接收传播到壳体上的超声波信号，再通过对声信号的分析判断来诊断 GIS 内部是否发生了局部放电或异常振动缺陷，并实现对放电或异常振动缺陷进行定位。

2.3脉冲电流检测技术

当前对 GIS 设备检测过程中，脉冲电流检测是非常常用的方法，国际上专门制定了相应的标准。脉冲电流检测的原理是，首先对 GIS 设备进行加压，如果发生放电现象，设备两端的电压就会发生变化，这时会耦合一个阻抗，使回路中产生电流，最后通过采集和对这个阻抗上的电流放大，就可以检测设备的放电基本量。在实际检测过程中，脉冲电流检测主要有两种方法：①直接测量法，其在实际应用中遇到的干扰会比较多，从而影像检测结果，在施工现场复杂的环境中会产生更大的干扰;②平衡法，在施工过程中应用更为广泛，可以有效抵抗外部干扰，提升检测的准确性。

2.4 SF6气体成分分析

GIS 内部 SF6气体及绝缘材料在局部放电作用下会与少量的水分发生反应，生成一系列的分解产物。根据研究表明，当 GIS 内部放电类型、放电强度、电极材料及微水含量不同时，分解产物的组分也会有所不同。近年来根据 SF6分解产物判断设备缺陷类型在电网中得到广泛的应用，取得了良好的效果。采用 SF6气体成分分析，对 GIS 内部局部放电检测的灵敏度较低，现场经常遇到特高频及超声波法均能检测到明显局部放电时，SF6气体成分无异常，或者在内部无放电缺陷的断路器气室检测到SF6气体分解组分，容易造成对 GIS 运行状态的漏判、错判。其原因是受以下三方面因素的影响： 设备内部吸附剂的影响;短脉冲放电不一定会产生足够的分解物;断路器开断电弧也会造成分解物的变化。因此现场检测时，将特高频、超声波及 SF6气体成分分析有效结合，对准确发现 GIS 设备缺陷具有十分重要的作用。

2.5 GIS 超高频局部放电检测

当气体绝缘金属封闭开关设备中出现绝缘缺陷时，在外加的高压电场作用下，电子将被剥离（原子）并在外电场的作用下做加速和减速运动，形成局部放电脉冲。由于电子运动的速度的变化，放电通道对外要发射电磁波。 电磁波向 GIS 腔体两侧传播，在传播的过程中电磁波将在 GIS 的不连续处经历反射和透射，信号能量会随传播距离的增加而衰减。当电磁波传播到局部放电传感器（接收天线）处，通过耦合从传感器中将输出一个电压信号，并被存储和分析。该检测方法检测灵敏度高、信号传输衰减慢、现场该频段干扰小、不受机械干扰、可以实现快速定位。

3. 提高 GIS 设备带电检测技术的应用水平

3.1加强高端带电检测仪器的研发和普及

为了提高 GIS 设备放电检测技术的应用水平，可以提升检测设备的精确度，普及高端检测设备。由于高端检测设备的成本比较高，可以加强自主研发力度，降低高端带电检测设备仪器的成本。在带电检测仪器研发过程中，企业不能一味依赖国外技术，要不断创新，依靠自身力量，引进高端人才，研发出自己的产品，普及带电检测技术，提高带电检测设备的性价比。

3.2完善变电设备局部放电带电检测规程及管理制度

随着科学技术的不断进步，很多新的发展趋势和方向影响着带电检测技术的发展，这就需要配备具有专业知识和丰富实践經验的技术人员，从而使带电检测技术得到进一步的提高。监管部门也应该加强带电检测工作的监管力度，强化工作人员的专业知识和技能的培训。另外，还可以建立适当的奖励机制，激发工作人员的工作积极性和工作热情，对于工作人员在带电检测中发现的问题，可以根据实际问题的严重程度适当的给予检测人员一定的奖励，这样不仅有效地避免了测试人员在工作过程中缺乏责任心的问题，也大大提高了员工的工作效率，为提高带电检测工作的成效发挥了重大的作用。

3.3实现带电检测技术的专业化管理

在带电检测设备仪器使用后，维护与管理是非常重要的工作，应该将带电检测仪器的管理在日常工作计划中加强重视，安排专门人员进行管理，使设备仪器的使用、维护和存储等管理可以合理、科学，并建立严格的规范和管理制度。制定管理责任制，提升工作人员的责任感，对管理人员进行专门的管理培训，加强对带电检测仪器的管理。

4.结语

GIS 设备局部放电检测过程中有非常多的方法，在实际应用过程中，不同的检测技术有不同的优势，检测的准确程度以及成本不同。在实际检测技术发展过程中，应该结合不同的需求进行选择，也可以将多种检测技术综合应用，加强检测仪器的自主研发，提升检测精确程度和普及率，降低检测成本，及时消除GIS 设备中的安全隐患，防止出现安全事故。

参考文献

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