SF6气体绝缘设备带电测试系统的研究

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本文通过介绍一种sf6气体绝缘设备局部放电带电测试系统，系统地阐述了如何通过超高频（UHF）及超声波（AE）检测技术进行设备的带电测试，为设备的良好运行提供了有效的技术手段。

【关键词】带电测试系统 SF6

1 SF6气体绝缘设备带电测试系统研究背景

PDM2000型SF6气体绝缘设备局部放电带电测试系统，综合采用了超高频（UHF）及超声波（AE）检测技术，较好地解决现场干扰环境下局部放电信号的检测灵敏度问题，适用于在运行条件下对GIS、HGIS、SF6罐式断路器、电缆终端、油浸式变压器及互感器等设备进行局部放电缺陷巡检及定位，也可用于GIS设备交流耐压试验或老练试验时的局部放电检测。

2 SF6气体绝缘设备带电测试系统主要技术内容

2.1 特高频检测法（UHF法）

局部放电所产生电磁波的频谱特性与放电源的几何形状及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲陡度较大，能辐射出较高频率的电磁波；而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程也会较快，此时电流脉冲的陡度也较大，辐射高频电磁波的能力也会较强。

2.2 超声波检测法（AE法）

局部放电在产生电磁波的同时，还会产生声波信号。超声波检测法就是通过在GIS外壳上安装声发射（AE）传感器，来达到检测、识别和定位GIS中局部放电缺陷的目的。

2.3 系统设计开发

超声波法就是将超声传感器吸放在接电气设备接地的金属外壳上，检测内部局部放电所产生的超声信号。由于超声波信号在SF6气体及固体绝缘材料中传播时衰减很大，故其有效检测范围较小，完成一个GIS变电站的检测通常需要设置数百个检测点，且对盆式绝缘子表面或内部的局部放电缺陷较不敏感。

特高频法就是采用天线耦合方式，在UHF频段检测GIS局部放电所产生的脉冲电磁波信号，由于在检测灵敏度和抗干扰能力方面表现出良好的特性，故目前已成为局部放电在线检测的首要方法，具有有效检测范围大，检测点少，检测效率高等优点，且对各类缺陷均具有较高的敏感度。

尽管超高频法对空气中电晕放电具有较好的抗干扰能力，但对架空线上的悬浮放电及沿绝缘子表面的爬电，仍具有一定的敏感度，测试现场周围的开关操作也会产生特高频干扰信号。因此，单纯使用超高频检测法，有时并不能获得理想的检测效果，特别是在带架空线路的变电站中应用。

2.4 系统的技术特点

2.4.1 抗干扰能力强

PDM2000采用国际上最先进的可变带宽测量技术，可自动搜索到信噪比最高的测量频段，能有效避开和抑制各种脉冲性干扰和微波通信类干扰。

此外，同时测量局部放电特高频电磁波信号和超声波信号，有助于局部放电信号的识别和缺陷的判断。如果在电气设备上检测到的声、电信号具有明显的相关性，则可更加准确地判断出被测信号的来源及特征，并可利用声电信号的时间差，对放电进行定位，详见测试报告。

2.4.2 检测灵敏度高

PDM2000在检测UHF特高频信号时，采用监听级别的高灵敏度UHF接收器，并利用可变带宽测量技术避开通讯类信号的干扰，使得其检测局部放电信号的灵敏度达到3pC，优于国外同类产品5pC的水平。而在检测超声波信号时，则采用美国PAC公司的AE传感器及前置放大器，检测超声波信号的灵敏度与国外同类产品的相当，详见测试报告。

2.4.3 识别信号丰富

PDM2000除提供传统的q （）和q （n）等分析谱图外，还具备信息更加丰富的PRPS三维趋势图谱（图1（a））、PRPD二维火焰图谱（图1（b））及用于分析GIS中自由导电颗粒大小的飞行时间谱图（图1（c）），为识别信号特征、排除干扰、分析放电类型提供更加直观的手段。

为降低对局部放电谱图分析经验的要求，PDM2000还专门提供了较为简单、直观的特征值棒图显示及智能诊断功能，据此可判断被测信号是否具备典型局部放电的特征。

2.4.4 使用灵活简便

PDM2000具备同时测量UHF信号和超声波信号的功能，在对GIS、罐式断路器等 SF6气体绝缘设备进行局部放电测试时，可首先利用UHF法检测范围大（能灵敏接收10米范围的信号）、使用简单（只需把传感器靠近能辐射出UHF信号的部位）且对各种放电缺陷均具有较高灵敏度的特点，来快速确认被测设备是否存在局部放电缺陷，然后再利用超声波法检测范围小（仅能接收1米范围内的信号）、便于定位且对电气干扰不敏感的特点，大致确定GIS内部的缺陷部位及特征。

反之，如果仅利用超声波法对运行GIS设备进行巡检，则通常需要花费大量的测试时间，且不一定能发现所有类型的放电缺陷。

UHF法和超声波法所接收的是两个不同类型的信号，前者不会受到现场噪音的影响，后者对电气信号不敏感，故两种方法的联合使用能起到取长补短的作用，这对确认被测信号的来源，彻底消除误判断的可能性提供了便利。

3 结论

通过SF6气体绝缘设备带电测试系统的研究提高了专业技术人员的理论水平，并且SF6气体绝缘设备带电测试系统具有检测灵敏度高、抗干扰能力强、可同时测量超高频及超声波信号，通过对两路信号的相关性分析，便于判断信号的来源及特征，提高了故障诊断的准确性与科学性，而且可通过这两种信号的传播时间差确定放电部位。

作者单位

1.国网沧州供电公司运维检修部 河北省沧州市 061000

2.国网沧州供电公司电力调度控制中心 河北省沧州市 061000