淺析超聲波局放檢測技術(shù)在GIS交接試驗中的應(yīng)用

1、淺析超聲波局放檢測技術(shù)在GIS交接試驗中的應(yīng)用淺析超聲波局放檢測技術(shù)在GIS交接試驗中的應(yīng)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(shè)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(zhì)，因此具有占地面積孝構(gòu)造緊湊、離地面低、不易受外界環(huán)境影響、日常維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但因加工、運(yùn)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(yùn)行中一但發(fā)惹事故，危害后果要比敞開式設(shè)備嚴(yán)重得多，檢修周期長。因此開展新建GIS設(shè)備局放檢測是診斷GIS早期絕緣狀況的重要手段。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，通過投運(yùn)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(jìn)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(shí)際應(yīng)用分析，并通過對GIS故障設(shè)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(zhǔn)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(chǎn)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(yīng)變能足夠大，就可產(chǎn)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(qiáng)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(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)2。當(dāng)GIS內(nèi)部有局放、顆粒或松動等缺陷存在時，產(chǎn)生

3、的負(fù)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(chǎn)生的體積變化引起了介質(zhì)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)酵鈿ど系姆烹娦盘枺缓髮Ψ烹娦盘栠M(jìn)展預(yù)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(chǎn)生跟蹤濾波線路輸出頂部的信號、接收來自包絡(luò)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(shù)的應(yīng)用在GIS新建時對其進(jìn)展交流耐壓試驗?zāi)苡行z測出GIS的絕緣缺陷，但僅對GIS內(nèi)部存留

4、的導(dǎo)電顆粒特別敏感，并不能徹底發(fā)現(xiàn)并消除GIS設(shè)備中的某些微小缺陷，如GIS中固體絕緣材料內(nèi)部的微小缺陷、導(dǎo)體接觸不良等。這些微小缺陷產(chǎn)生的部分放電在短時存在并不影響到電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度。當(dāng)GIS投入運(yùn)行后，盡管會對其進(jìn)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(chǎn)物測試、運(yùn)行中部分帶電測試、紅外檢測等預(yù)防性試驗，但這些微小缺陷在正常運(yùn)行電壓下不斷發(fā)生放電，這些微弱的放電就會產(chǎn)生積累效應(yīng)會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使部分缺陷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致整個絕緣擊穿，其危害后果與處理過程會比設(shè)備投運(yùn)前嚴(yán)重得多，也比敞開式設(shè)備復(fù)雜得多。即使運(yùn)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(gòu)造穩(wěn)定及客戶用電產(chǎn)生嚴(yán)重影響3。采用超聲波法測試GIS局放可作為新建GIS設(shè)備交流耐壓試驗的一種補(bǔ)充，不僅可以有效地檢測隱藏在設(shè)備內(nèi)部的絕緣弱點(diǎn)或消費(fèi)過程中造成的缺陷，有效防止設(shè)備帶病進(jìn)網(wǎng)，而且當(dāng)耐壓試驗過程中發(fā)生非自恢復(fù)放電或擊穿故障時，可以準(zhǔn)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(shí)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(jìn)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(jìn)展交流耐壓試驗時，試驗電壓到達(dá)268kV時發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象；2再次重復(fù)加壓至312kV，出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象；3再次重復(fù)加壓，當(dāng)試驗電壓到達(dá)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(shè)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(yīng)視為耐壓試驗未通過，應(yīng)進(jìn)展故障

7、點(diǎn)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(jìn)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(jié)果正常，初步判斷故障點(diǎn)位置在#19間隔#5PT間隔隔分開關(guān)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(guān)性更強(qiáng)。初步判斷為GIS設(shè)備中存在局放缺陷。經(jīng)現(xiàn)場廠家人員回收可疑閃絡(luò)點(diǎn)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(luò)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(luò)現(xiàn)象是由于盤式絕緣子內(nèi)部缺陷所導(dǎo)致?，F(xiàn)場廠家人員更換了該盤式絕緣子，經(jīng)過補(bǔ)氣、SF6微水及分解產(chǎn)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(jìn)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(jié)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(shí)際應(yīng)用，提出通過超聲波局放信號特征進(jìn)展數(shù)據(jù)分析與故障定位，并通過對GIS