淺析超聲波局放檢測技術在GIS交接試驗中的應用

1、淺析超聲波局放檢測技術在GIS交接試驗中的應用淺析超聲波局放檢測技術在GIS交接試驗中的應用前言六氟化硫密封組合電器簡稱GIS是電力系統(tǒng)的重要大型設備之一，因采用絕緣性能卓越的六氟化硫氣體做絕緣和滅弧介質，因此具有占地面積孝構造緊湊、離地面低、不易受外界環(huán)境影響、日常維護方便等優(yōu)點。但因加工、運輸、現(xiàn)場裝配等原因使GIS不可防止地存在絕緣缺陷而影響其長期可靠性，運行中一但發(fā)惹事故，危害后果要比敞開式設備嚴重得多，檢修周期長。因此開展新建GIS設備局放檢測是診斷GIS早期絕緣狀況的重要手段。根據(jù)調查統(tǒng)計結果，通過投運前交流耐壓試驗中開展局放檢測，可以防止的故障為60%，GIS的故障率可降低于少于

2、0.1%1。部分放電是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)方式，又是絕緣進一步劣化的原因。本文主要介紹超聲波法在新安裝GIS交接試驗及故障定位中的實際應用分析，并通過對GIS故障設備解體檢查以驗證超聲波法試驗數(shù)據(jù)分析判斷及定位的準確性。1超聲波局放檢測原理超聲波檢測又稱聲發(fā)射檢測，局域源快速釋放能量產生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。假如聲發(fā)射釋放的應變能足夠大，就可產生人耳聽得見的聲音。大多數(shù)聲發(fā)射發(fā)生信號由于強度很弱，人耳不能直接聽見，需要借助靈敏的電子儀器才能檢測出來，用儀器探測、記錄、分析、聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術稱為聲發(fā)射技術2。當GIS內部有局放、顆?；蛩蓜拥热毕荽嬖跁r，產生

3、的負荷在中和過程會激發(fā)較陡的電流脈沖，使得放電部分區(qū)域瞬間受熱而膨脹，放電完畢后膨脹區(qū)域會縮回原來的體積。這種由于部分放電產生的體積變化引起了介質的疏密瞬間變化，形成超聲波，以彈性波的形式釋放出能量。根據(jù)聲波的傳播特性，采用超聲傳感器在20100kHz的工作頻段，接收以橫波形式傳輸?shù)酵鈿ど系姆烹娦盘?，然后對放電信號進展預放大，用帶通濾波器完成信號濾波，再經(jīng)過再放大、檢波、平滑濾波、產生跟蹤濾波線路輸出頂部的信號、接收來自包絡線發(fā)生器的信號來完成峰值、頻率分量等檢測。2GIS交流耐壓試驗時超聲波局放測量技術的應用在GIS新建時對其進展交流耐壓試驗能有效檢測出GIS的絕緣缺陷，但僅對GIS內部存留

4、的導電顆粒特別敏感，并不能徹底發(fā)現(xiàn)并消除GIS設備中的某些微小缺陷，如GIS中固體絕緣材料內部的微小缺陷、導體接觸不良等。這些微小缺陷產生的部分放電在短時存在并不影響到電氣設備的絕緣強度。當GIS投入運行后，盡管會對其進展SF6氣體本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理濕度測試、現(xiàn)場分解產物測試、運行中部分帶電測試、紅外檢測等預防性試驗，但這些微小缺陷在正常運行電壓下不斷發(fā)生放電，這些微弱的放電就會產生積累效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使部分缺陷擴大，最后導致整個絕緣擊穿，其危害后果與處理過程會比設備投運前嚴重得多，也比敞開式設備復雜得多。即使運行中局放檢測發(fā)現(xiàn)存在異常，但停電解體檢查、排除故障的檢

5、修周期長，對電網(wǎng)構造穩(wěn)定及客戶用電產生嚴重影響3。采用超聲波法測試GIS局放可作為新建GIS設備交流耐壓試驗的一種補充，不僅可以有效地檢測隱藏在設備內部的絕緣弱點或消費過程中造成的缺陷，有效防止設備帶病進網(wǎng)，而且當耐壓試驗過程中發(fā)生非自恢復放電或擊穿故障時，可以準確知道確切部位，而僅靠人耳的監(jiān)聽是難以判斷故障發(fā)生確實切位置。因此，通過在交接試驗中開展局放檢測是診斷GIS早期絕緣狀況的重要手段。肇慶局某變電站新安裝220kVGIS交流耐壓及利用局放檢測進展故障定位的情況見證如下：試驗人員對該站220kVGIS#14至#26間隔相耐壓試驗主接線圖見下列圖1，加壓程序依次是145kV1.0U/3下老

6、練試驗5in、175kV1.2U/3下測局放、252kV1.0U下老練試驗3in、380kV下耐壓試驗1in。加壓過程中共發(fā)生如下放電現(xiàn)象：1第25間隔3QS、QF、1QS合上，從第25間隔相加壓，對母、母母線1QS斷口及12間隔2QS合閘對地進展交流耐壓試驗時，試驗電壓到達268kV時發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象；2再次重復加壓至312kV，出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象；3再次重復加壓，當試驗電壓到達368kV，又出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象；4最后再次加壓至380kV，未出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象。根據(jù)肇慶供電局2022年反措的要求，只要GIS設備在耐壓過程中發(fā)生了放電，不管第二次的耐壓試驗是否通過，均應視為耐壓試驗未通過，應進展故障

7、點的排查。在相的耐壓過程中，現(xiàn)場人員分別在電壓升至175kV1.2U/3、252kV1.0U對其進展屢次超聲波局放檢測，發(fā)現(xiàn)#19間隔母PT間隔1QS斷口處均存在部分放電信號見下列圖2、3，該超聲波局放測試儀的測量信號用V表示，其他部位檢測結果正常，初步判斷故障點位置在#19間隔#5PT間隔隔分開關氣室附近。測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1：測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2：該站背景信號不大，測量環(huán)境良好。從連續(xù)測量圖譜看出，相#19間隔母線筒與相地刀間的盤式絕緣子經(jīng)檢測有較明顯局放信號，局放信號有效值較大。超聲波法測量的原始波形圖譜有一定規(guī)律，測量電壓越高，局放信號越明顯，信號頻率成分中有50Hz及100Hz分量，與1

8、00Hz頻率相關性更強。初步判斷為GIS設備中存在局放缺陷。經(jīng)現(xiàn)場廠家人員回收可疑閃絡點氣室氣體并解開手孔檢查，發(fā)現(xiàn)該間隔母線筒與相地刀間的盤式絕緣子有明顯的三條閃絡痕跡，與之前出現(xiàn)的三次放電擊穿現(xiàn)象相吻合。初步分析該閃絡現(xiàn)象是由于盤式絕緣子內部缺陷所導致。現(xiàn)場廠家人員更換了該盤式絕緣子，經(jīng)過補氣、SF6微水及分解產物測試與泄漏檢測后，該220kVGIS#14至#26間隔相耐壓試驗順利通過，且無發(fā)現(xiàn)異常局放信號這個案例驗證了在GIS交流耐壓過程中，根據(jù)超聲波局放信號特征進展數(shù)據(jù)分析與故障定位的正確性。理論證明超聲波法局放檢測是診斷GIS絕緣狀況的有效手段。3結語本文在介紹GIS超聲波部分放電檢測方法原理的根底上，介紹了超聲波法在新安裝GIS交接試驗中的實際應用，提出通過超聲波局放信號特征進展數(shù)據(jù)分析與故障定位，并通過對GIS