基于局部放電統(tǒng)計(jì)特性分析的gis現(xiàn)場試驗(yàn)研究

基于局部放電統(tǒng)計(jì)特性分析的GIS現(xiàn)場試驗(yàn)研究TheresearchofGISwithlivetestbasedonthestatisticalpropertyofthepartialdischarge摘要：基于局部放電超聲信號統(tǒng)計(jì)特性，分析氣體絕緣組合電器（GasInsulatedSwitchgear，GIS）內(nèi)部缺陷，通過深入現(xiàn)場GIS變電站，普測全站GIS，獲取了大量局部放電超聲信號，為進(jìn)一步分析局部放電超聲信號特性提供了基礎(chǔ)，試驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析例如信號幅值分布、飛行時(shí)間分布和相位分布，結(jié)合傳統(tǒng)相位譜圖法可以判斷GIS內(nèi)部缺陷。關(guān)鍵詞：氣體絕緣組合電器局部放電超聲Abstract:Basedonthestatisticalpropertyofthesupersonicsignalinpartialdischarge，theinternaldefectofGISwasanalyzed.Inordertoanalyzethepropertyofthesupersonicsignalinpartialdischargefurther,alotofsignalofsupersonicsignalinpartialdischargewerereceivedthroughenteringthestationofGISandmeasuringallGIS.TheresultsshowthattheanalyseslikeamplitudeCharacteristics,timeCharacteristicsandphaseCharacteristicscanjudgetheinternaldefectofGISwithphasespectralanalysis.Keywords:GIS;partialdischarge;supersonic

0引言氣體絕緣組合電器（GIS）首先由日本人發(fā)明，該裝置利用了較強(qiáng)電介質(zhì)強(qiáng)度的壓縮SF6氣體，相較于空氣絕緣，具有很大絕緣強(qiáng)度這一優(yōu)勢。更重要的是，SF6具有很強(qiáng)的滅弧能力，而空氣絕緣不具備這樣的特性。由于其優(yōu)異的絕緣性能以及壓縮電氣設(shè)備空間的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。因而，GIS在電力傳輸中發(fā)揮重要作用，其安全穩(wěn)定性對于電網(wǎng)穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用。目前，對于GIS絕緣監(jiān)測和檢測技術(shù)有很多，例如脈沖電流法、超聲波法和超高頻法，這些方法對于GIS檢測具有不同優(yōu)勢，而應(yīng)用廣泛的是超聲波法。超聲法對于GIS內(nèi)金屬顆粒缺陷以及松動引起的振動具有較高的靈敏度，即使放電缺陷不發(fā)生放電，振動缺陷仍然可以通過超聲法檢測到。然而通過其它方法就無法達(dá)到該方法的效果。并且超聲法在現(xiàn)場應(yīng)用中常常通過超聲信號幅值來判斷缺陷位置以及類型，但現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)往往忽略超聲信號波形其它特征，而缺陷類型不能簡單依靠單一樣本進(jìn)行判斷，應(yīng)當(dāng)綜合應(yīng)用大量數(shù)據(jù)積累進(jìn)行分析和研究。因而，本文采用超聲法獲取大量超聲信號，基于局部放電超聲信號分布特性分析研究現(xiàn)場GIS內(nèi)部缺陷。1試驗(yàn)測試儀器本試驗(yàn)對象為某110kV室內(nèi)GIS變電站，如圖1所示。圖中所示為GIS變電站一個(gè)間隔進(jìn)線端。主要是通過普測，通過幅值大小變化定位GIS腔體。圖1某GIS變電站本試驗(yàn)所采用的儀器是AIA超聲局放儀，其功能可以產(chǎn)生相位譜圖以及連續(xù)模式下實(shí)時(shí)超聲信號顯示。其典型圖譜如下圖2所示。圖2超聲信號典型連續(xù)圖2某110kVGIS變電站現(xiàn)場狀況對GIS變電站進(jìn)行帶電普測巡檢，超聲局放儀選擇外接220V電源供電進(jìn)行圖譜同步。試驗(yàn)時(shí)注意關(guān)閉排風(fēng)扇以及空壓機(jī)。背景噪聲水平如下圖3所示。環(huán)境噪聲維持在4mV以下。圖3背景噪聲水平3GIS變電站現(xiàn)場超聲檢測分析110kV線路電壓互感器氣室、110kV線路避雷器氣室、110kV線路隔離開關(guān)氣室、斷路器接地開關(guān)、斷路器CT氣室測試譜圖中超聲信號幅值均低于4mV，因而可以判斷這些氣室并未發(fā)生發(fā)電或者振動現(xiàn)象，如圖4所示。圖中橫軸代表相位（與供電電源相同步），縱軸為超聲信號幅值。圖4斷路器CT氣室但巡檢至圖1所示間隔時(shí)，發(fā)現(xiàn)PT氣室附近具有明顯的超聲信號圖譜，如圖5所示。圖5連續(xù)模式下顯示超聲信號幅值已經(jīng)達(dá)到6mV，并且明顯含有一次和二次頻率成份。圖5連續(xù)模式超聲信號如圖6所示為超聲信號相位譜圖。從圖譜中可以看到這個(gè)PT氣室具有明顯的相位關(guān)系，并且將超聲傳感器放置相鄰氣室沒有類似現(xiàn)象。依據(jù)幅值與相位關(guān)系中180°至270°之間存在明顯凸起，以及在0°至90°之間存在明顯的凸起，因而可以通過該相位圖譜初步判斷為放電或者振動。圖6橫軸為相位關(guān)系，縱軸為超聲信號幅值。圖6超聲信號相位譜圖為進(jìn)一步分析大量超聲信號統(tǒng)計(jì)關(guān)系，因而建立脈沖數(shù)量與超聲幅值、飛行時(shí)間（相鄰兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔）和脈沖數(shù)量與相位關(guān)系。圖7所示，超聲信號相位圖譜。圖中顯示超聲信號幅值完全集中于與3-7mV之間，具有較高的穩(wěn)定性，這說明GIS內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的超聲信號具有穩(wěn)定性，缺陷具有固有性，不是偶發(fā)性放電現(xiàn)象。圖7超聲信號相位譜圖從圖8中可以看出，超聲信號飛行時(shí)間與脈沖數(shù)據(jù)呈現(xiàn)遞減趨勢，體現(xiàn)在脈沖數(shù)量主要集中于2.2ms至8.9ms之間，說明超聲脈沖時(shí)間序列中，脈沖之間是具有一定時(shí)間間隔的，并且這些時(shí)間間隔并不是均勻的（不是相等的），通過脈沖數(shù)據(jù)量聚集程度分析，大部分放電能量主要集中于低能量區(qū)域，而高能量區(qū)域則較少。圖8超聲信號飛行譜圖如圖9所示，超聲信號相位分布圖譜。從這個(gè)圖中并沒有明顯發(fā)現(xiàn)超聲脈沖數(shù)量比較均勻分布于相位關(guān)系中。圖9超聲信號相位分布譜圖

4結(jié)論基于大量超聲信號圖譜分析以及統(tǒng)計(jì)圖譜普測，可以明確判斷GIS氣室的確存在較為明顯的缺陷，統(tǒng)計(jì)特性相對集中，尤其是在連續(xù)圖譜模式、超聲相位圖譜以及脈沖數(shù)量與超聲信號幅值關(guān)系中存在明顯放電或者振動現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果還表明，單純依靠幅值變化分析缺陷類型手段單一，應(yīng)該依靠多源分析手段結(jié)合統(tǒng)計(jì)分布特性可綜合判斷GIS內(nèi)部缺陷。

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