氣體絕緣組合電器（Gas insulated Switchgear，簡稱GIS）作為一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良的高壓電力設(shè)備，在電力系統(tǒng)中運(yùn)用越來越廣泛。GIS內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)主要為SF6氣體絕緣，其在制造時(shí)出現(xiàn)的毛刺、安裝運(yùn)輸時(shí)部件松動(dòng)或接觸不良引起電極電位浮動(dòng)、運(yùn)行中絕緣老化、以及各種情況下可能出現(xiàn)金屬微粒等各種缺陷，都可能不同程度的導(dǎo)致GIS內(nèi)部電場發(fā)生畸變，使得局部電場加強(qiáng)而產(chǎn)生局部放電（Partial Discharge，簡稱PD）。PD對(duì)絕緣的破壞作用是一個(gè)緩慢發(fā)展的過程，而且從局部開始，受多種因素影響，對(duì)運(yùn)行中的GIS是一種隱患。由于電力系統(tǒng)中保護(hù)措施的日趨完善，各種過電壓對(duì)設(shè)備絕緣的破壞作用相對(duì)減小，而運(yùn)行中的工作電壓對(duì)絕緣的劣化起著主導(dǎo)作用，PD既是引起絕緣劣化的主要原因，又是表征絕緣狀況的特征量。因此，通過對(duì)GIS PD進(jìn)行檢測，可以在一定程度發(fā)現(xiàn)許多內(nèi)部存在的缺陷，對(duì)保證GIS的安全可靠運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 局部放電檢測方法
氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法主要分為非電檢測法和電檢測法兩大類。
1.1 非電檢測法
非電檢測法主要包括超聲波檢測法和化學(xué)檢測法。當(dāng)GIS內(nèi)部存在局部放電時(shí)，會(huì)生產(chǎn)超聲波信號(hào)，可通過安裝在GIS外殼上的超聲波傳感器進(jìn)行檢測，這種方法稱為超聲波檢測法。超聲波檢測法主要優(yōu)點(diǎn)是定位方便，因其無法進(jìn)行局部放電量的定量分析，主要作為一種輔助測量方法進(jìn)行運(yùn)用;組合電器內(nèi)部絕緣氣體為SF6，SF6為一種非常穩(wěn)定的惰性氣體，絕緣強(qiáng)度高，正常情況下不會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，當(dāng)出現(xiàn)電弧放電等異常情況時(shí)，高溫電弧能量會(huì)使SF6氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成SF4、SF3、SF2等硫化物，同時(shí)，當(dāng)SF6氣體周圍含有微水和氧氣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生HF和H2SO3、SO2等化合物。通過采用氣體傳感器對(duì)SF6分解產(chǎn)物進(jìn)行檢測的方法稱為化學(xué)檢測法。通常情況下，SF6在不同的環(huán)境下發(fā)生的分解產(chǎn)物不同，含量以及產(chǎn)生速率等也有差異，可通過檢測SF6氣體組分含量與變化趨勢來診斷其內(nèi)部絕緣缺陷的情況。化學(xué)檢測法優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度和靈敏度高，是目前運(yùn)用最廣泛的局部放電帶電檢測方法之一。
1.2 電檢測法
電測法主要是脈沖電流法和超高頻法（Ultrahigh frequency，簡稱UHF）。脈沖電流法是IEC 60270標(biāo)準(zhǔn)推薦的檢測方法，主要用于變壓器局部放電定量檢測，在GIS局部放電檢測中運(yùn)用較少，其原理是當(dāng)產(chǎn)生局部放電時(shí)，在其耦合回路中會(huì)有脈沖電流，通過采用檢測阻抗或者羅氏線圈傳感器，就會(huì)耦合到脈沖電壓信號(hào)。脈沖電流法檢測頻率通常在10 MHz以內(nèi)，相比于超高頻法而言，它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)局部放電進(jìn)行定量分析。
超高頻法是目前運(yùn)用于GIS局部放電檢測最為成熟的一種方法，其檢測頻率通常為300 MHz～1 GHz，是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，也是運(yùn)用于GIS局部放電檢測最為成熟的一種方法。它是利用裝設(shè)在GIS內(nèi)部或外部的天線傳感器接收局部放電激發(fā)并傳播的300～3000 MHz頻段超高頻信號(hào)進(jìn)行檢測和分析的一種方法。GIS內(nèi)部腔體可視為一個(gè)同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，PD激發(fā)的超高頻信號(hào)在內(nèi)部會(huì)以橫電波和橫磁波的方式在其內(nèi)部傳播，在GIS外部殼體的觀察窗以及盆式絕緣子等位置會(huì)發(fā)生電磁波信號(hào)泄露，在這些位置安置UHF傳感器可有效的檢測到UHF信號(hào)。超高頻法具有以下特點(diǎn)：
①檢測頻率高，有有效避開300 MHz以下的干擾信號(hào)，其抗電磁干擾能力強(qiáng);②根據(jù)不同位置檢測的超高頻信號(hào)的時(shí)間差，可對(duì)局部放電發(fā)生位置進(jìn)行定位;③超高頻信號(hào)的波形特征信息豐富，可根據(jù)UHF脈沖的波形特征對(duì)典型故障進(jìn)行診斷;④UHF法與振動(dòng)檢測法相比，檢測的局部放電范圍更廣，需要安裝傳感器的檢測點(diǎn)更少。
2 局部放電檢測運(yùn)用情況
某供電公司購買了超高頻局部放電測試儀和SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物檢測儀將其運(yùn)用于GIS絕緣狀態(tài)在線檢測。針對(duì)18座GIS變電站全部進(jìn)行了局部放電帶電檢測，110 kV變電站為該第一座GIS變電站，運(yùn)行時(shí)間長，作為了重點(diǎn)檢測對(duì)象。該站所用GIS組合電器為BBC公司生產(chǎn)。建站初期，大部分氣室濕度數(shù)據(jù)偏大甚至超標(biāo)，雖然廠家給出保障設(shè)備正常運(yùn)行的保證，鑒于缺乏其他技術(shù)支撐，在多次監(jiān)督試驗(yàn)后，全站不合格氣室在2002年3月27日進(jìn)行處理，然而，處理后SF6濕度很快恢復(fù)至原數(shù)據(jù)高點(diǎn)。至今該站已經(jīng)運(yùn)行23 a，承擔(dān)了該地最繁華商業(yè)區(qū)的供電任務(wù)，SF6濕度測試數(shù)據(jù)也一直處于高位，但未出現(xiàn)明顯增長。
由于此站GIS設(shè)備運(yùn)行年限久且存在微水含量超標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行超高頻局部放電及SF6氣體分解產(chǎn)物測試非常必要，超高頻局部放電檢測法和SF6氣體分解產(chǎn)物測試法對(duì)變電站GIS絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測。
可知該站環(huán)境的干擾信號(hào)較大，其GIS設(shè)備無局部放電信號(hào)，絕緣狀況良好。所有氣室測試結(jié)果中未發(fā)現(xiàn)SO2+SOF2、H2S氣體成分，CO氣體含量在6.1～40.2 μL/L之間。結(jié)合超高頻局部放電及SF6分解產(chǎn)物測試結(jié)果可以看出，該站在多年的運(yùn)行中，未產(chǎn)生局部放電，絕緣氣體中未發(fā)現(xiàn)絕緣體因放電高溫分解的產(chǎn)物，表明該站GIS運(yùn)行情況良好。
通過對(duì)該供電公司其他17個(gè)GIS變電站進(jìn)行測試，結(jié)果也都表明GIS絕緣狀態(tài)良好。
3 結(jié)語
文章簡要介紹了各種用于檢測GIS局部放電檢測的方法，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，并采用局部放電超高頻檢測法和SF6氣體分解產(chǎn)物測試法用于該供電公司GIS變電站絕緣狀態(tài)測試，測試的結(jié)果反映出該供電公司目前的GIS設(shè)備絕緣狀態(tài)良好。
參考文獻(xiàn)：
[1] 黎明，黃維樞.SF6氣體及SF6氣體絕緣變電站的運(yùn)行[M].北京：水利電力出版社，1993.
[2] 邱毓昌.GIS裝置及其絕緣技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1994.
[3] 邱昌容，王乃慶.電工設(shè)備局部放電及其測試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[4] 姚唯建，鐘志鏗.氣體分析法用于六氟化硫電氣設(shè)備故障的檢測[J].廣東電力，1994，（2）：21-24.
[5] 李智敏.超高頻法檢測GIS局部放電的研究[D].西安：西安交通大學(xué)，1999.
[6] 邱毓昌.用超高頻法對(duì)GIS絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測[J].高壓電器，1997，33（4）：36-40.
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