基于超高频局放检测技术的GIS状态检修
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摘 要：随着电网建设步伐的加快，GIS产品质量及其运行是否可靠也得到关注与重视。然而从近年来电力系统运行实际状况看，GIS内部放电、故障问题仍屡见不鲜，直接致使变电站停电，对电网安全运行带来严重影响。实践研究发现，超高频局放检测技术应用下，对GIS状态检修可发挥重要作用。本文将对GIS设备局放类型与危害、超高频局放检测技术的具体运用进行探析。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.235
0 前言
气体绝缘组合电器，又被称之为GIS，以维护量小、可靠性高以及占地面积小等优势被广泛用于电力系统中，特别在500kV电压等级变电站中所占比例极高。但GIS设备应用下，如何做好设备状态评估、潜伏性故障及时发现也成为需考虑的主要内容。尽管传统检测方式如超声波或超高频法等在检测GIS局部放电上作用明显，但仍有一定弊端，如超声波法应用易受环境干扰等。而在超高频局放检测技术应用下，这些问题都可得到解决。因此，本文对GIS状态检修中超高频局放检测技术的应用分析，具有十分重要的意义。
1 GIS设备局放类型与危害
1.1 尖刺放电
尖刺放电作为GIS设备局放类型之一，其缺陷问题的产生归结于毛刺或导体表面突起物的存在。如其中金属突出物，一般在现场组装环节中，未做好导体表面光滑处理或有金属碰撞情况，其导致金属突出物产生，即使较小针尖状突出物，也可能产生尖刺放电缺陷问题。对于尖刺放电，通常以稳定电晕放电为主，假若有过电压作用，将有击穿可能。
1.2 空穴放电
GIS设备局放缺陷中，空穴放电发生的可能性也较高，这种情况的产生归结于绝缘子内部存在气泡缺陷，或绝缘子、高压导体交界处有气隙缺陷存在。其中的气泡缺陷一般较小，制造与检测中难被发现，以绝缘拉杆、导体支撑绝缘子以及盆式绝缘子等为例，若制造中出现工艺控制不良情况，便会有残留气泡。这些气泡放电时，可沿气泡壁表面、沿上下地面等进行放电。优于不同气泡在放电上有一定差异，一旦出现气泡放电相互叠加下，将导致贯穿性故障产生。从空穴放危害看，内部绝缘材料在空穴放电影响下极易出现累积性损伤，材料老化速度极快，且绝缘击穿炸裂的可能性较高。
1.3 悬浮电位放电
悬浮电位放电情况，多表现为设备内部有部分金属部件存在安装工艺不良情况，运行时部件有接触不良、松动情况，导致电位悬浮，在局部放电形成后，电气距离被缩短，导致耐压水平下降。假若对工频相位中局部放电脉冲幅值利用V-Ф散点图表示，对各相位段中最大放电幅值分布利用Vmax-Ф谱图表示，悬浮电位放电情况如图1。除此之外，悬浮电位放电中，在放电相位、放电幅值与放电次数分布方面也表现较为明显[1]。
1.4 自由金属颗粒放电
自由金属颗粒放电，主要因有金属碎屑残留在设备内部，系统运行中，GIS腔体内部受电场力影响，其中的金属碎屑会逐渐移动。这样在金属颗粒位置变化、金属颗粒自身形状影响下，设备绝缘水平也将受到影响。金属颗粒中，危险程度最高的通常为丝粒状颗粒，这些颗粒一旦在移动中集中于高场强区，便会有导电通道形成，增加绝缘击穿发生的可能性。
2 超高频局放检测技术的应用
2.1 超高频局放检测原理
GIS主要以SF6作为绝缘介质，该介质在击穿情况下的恢复能力、高介电强度上较为明显，当有局部脉冲信号出现在气体内，便会有持续时间较短的上升沿，此时高频电磁波信号频率，将保持于0.3～3GHz。GIS中，电磁波传播时可以任何频率进行，但需注意假若有100MHz以上频率情况，电磁波传播信号将持续衰减，而对于有电磁波频率要求的横电波、横磁波，传播条件很难满足。事实上GIS本身以良好通州结构为主，电磁波传播中母线部分可充分发挥其波导作用，信号衰竭并不明显。但在盆式绝缘子、T型连接与L型连接方面，衰减较大。以其中盆式绝缘子为例，若有高频电磁波传播，信号会直接向GIS罐体外部进行敷设。此时，在超高频局放检测技术应用方面，仅需考虑将超高频传感器置于绝缘盆处，可保证内部局部放电信号被检测出来[2]。
2.2 GIS状态检修中超高频局放检测的具体应用
超高频局放检测技术应用中，可考虑将局部放电检测仪引入，该仪器在构成上主要以信号处理单元、变换单元、放大单元以及UHF传感器为主，当处理单元对局放信号处理后，便可识别放电类型、分析放电信号波形，最终得到的分析结果便可用于检修决策的参考。需注意的是超高频局放检测仪器应用下，在检测准确性、检测效率上优势都较为明显，也可满足在线连续监测要求，但应用中仅能在绝缘盆附近进行定位，且信号量化标准缺失。实际开展局放检测工作中，应注意对检测点附近干扰源情况判断，一旦有干扰信号需及时排除，避免对检测准确性带来影响[3]。
3 结论
超高频局放检测技术的应用为GIS状态检修提供强有力支撑。实际引入超高频局放检测技术中，应正确认识GIS局放相关类型及其危害，如尖刺放电、空穴放电、悬浮电位放电以及自由金属颗粒放电等，同时明确超高频局放检测原理，将高频局放检测仪器引入其中，对GIS状态进行可靠分析，以此达到及时发现故障、及时解决的目标。
参考文献：
[1]陈昱同，齐振忠，郭丽.超高频局放检测技术在GIS状态检修中的应用[J].山西电力，2013（03）：31-33.
[2]周静龙.750kV GIS超高频局部放电检测技术的应用研究[D].华北电力大学，2015.
[3]王谢燕，李迅，艾芊.GIS局部放电在线检测技术的应用[J]. 电力与能源，2012（01）：21-23.