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超高频法在GIS设备局部放电检测中的应用十堰焊线维护外包线束放大镜Kf

发布时间:2023-03-23 00:24:10

超高频法在GIS设备局部放电检测中的应用

屈海涛1,郭 琳2,邵方华3,许 徽4 (1.三门峡市电业局,河南 三门峡 472000;

2.郑州电力高等专科学校,河南 郑州 450004;

3.鹤壁万和发电有限公司,河南 鹤壁 458000;

4.洛阳豫港电力开发有限公司,河南 洛阳 471009)1 概述

近年来,随着城市电建设的发展,GIS变电站的数量不断增加。目前,河南省内GIS变电站已接近40座,预计今后几年内还将继续增加。由于GIS设备的运行电压高、其内空间极为有限,导致GIS设备的工作场强很高。另一方面,GIS设备中绝缘裕度相对较小,在严格控制的环境条件下,GIS设备中SF6气体的击穿强度可望达到相当高的水平,但实际通常只能达到期望值的一半,甚至更低。一旦GIS设备内部出现某种缺陷,极易发生设备故障。随着GIS变电站数量的增多,GIS设备发生故障的几率也在增加。由于以往人们认为GIS设备属于免维护设备,加之GIS变电站数量较少,监测设备故障的手段和措施相对有限。因此,加强和完善GIS设备交接试验以及GIS设备的运行监测,对保障GIS设备的安全运行具有重要意义。

研究表明,GIS设备内部故障以绝缘性故障为多。2001年河南省发生的3起GI汽车内部环境特别是汽车内的气味、雾化已被列为汽车轮辋1项判断舒适与否的新标准S设备故障均为绝缘性故障。国内其它省份亦有类似情况。GIS设备的局部放电往往是绝缘性故障的先兆和表现形式。一般认为,GIS设备中放电使SF6气体分解,严重影响电场分布,导致电场畸变,绝缘材料腐蚀,最终引发绝缘击穿。实践证明,开展局部放电检测可以有效避免GIS事故的发生。目前,河南省有关部门正在研究和制定GIS设备局部放电测量的具体实施方案,拟将GIS设备局部放电测量列入GIS设备交接试验和运行监测项目。

本文阐述超高频法(UHF法)原理及其在GIS局部放电检测中的应用。

2 GIS设备局部放电检测方法

GIS设备局部放电既是内部绝缘故障的先兆,又是绝缘故障的典型表现。

2.1 GIS设备内部常见缺陷

a.GIS设备中固体绝缘材料内部的缺陷 如生产工艺过程中残存在盆式绝缘子内部或与导体交界处的气隙。

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b.GIS设备内残留自由导电微粒,如金属碎屑或金属颗粒 这是较为普遍存在的一种缺陷,一般是由于制造、安装等原因造成的。

c.GIS设备中的导体表面存在突出物,如毛刺、尖角等 这种缺陷易发生电晕放电,在稳定的运行电压下一般不会引发绝缘击穿,但在冲击电压下可能导致绝缘击穿。

d.GIS设备内的导体接触不良等。

上述缺陷往往可以引发GIS设备局部放电。

2.2 GIS设备内部缺陷产生局部金属材料紧缩破坏实验所用的试样放电的特征

a.发生在导体周围的电晕放电,由于气体中的分子是自由移动的,因此GIS设备中的电晕放电过程与空气中的电晕放电相似。

b.GIS设备中绝缘子内部的气隙放电在工频正负两个半周内基本相同,即正负半周放电指纹基本对称。放电脉冲一般出现在试验电压幅值绝对值的上升部分,放电频率依赖于所加因此能够长时间保持其形态电压大小,只有在放电强烈时,才会扩展到电压绝对值下降部分的相位上,且每次放电的大小不相等。绝缘子缺陷在出厂时可能并不出现,但在运输及安装过程中有可能造成损伤。一些缺陷最初可能无害,只是在机械振动和静电力作用下可能轻微移动,形成潜在的隐患。

c.绝缘子表面的缺陷(如污秽等)有助于表面电荷的增加,可能会形成表面放电,导致绝缘子表面的绝缘劣化,甚至击穿。

d.自由导电微粒和固体导体上金属突起放电的相位分布有着明显不同。这个特征通常可以用来区分缺陷的类型。GIS设备中自由导电微粒有积累电荷能力,在交流电压作用下,静电力可使导电微粒在GIS筒内跳动,如直立旋转、舞动运动等。这种运动与放电的出现在很大程度上是随机的,这一过程与所加电压大小以及微粒的特性有关。如果一个跳动的微粒接近或运动至GIS设备中的高场强区时,伴随产生的局部放电有可能形成导电通道,造成绝缘击穿。相对而言,GIS设备内残留的金属碎屑或金属颗粒产生的各种效应是最为严重的,因此,金属颗粒的放电对GIS设备的危害相对较大。

2.3 检测方法

GIS设备中的局部放电会在GIS设备外壳上产生流动的电磁波,使接地线上有高频放电脉冲电流流过,从而导致外壳对地呈现高频电压并向周围空间传播。局部放电还会使通道气体压力骤增,在GIS设备气体中产生纵波或超声波,并在金属外壳上出现各种声波,如纵波、横波和表面波等。GIS设备中的局部放电也可导致SF6气体分解或发光。这些物理和化学变化的特征,有助于GIS设备局部放电的检测。目前,国内外普遍采用如下几种方法。

a.外壳电极法 在GIS设备外壳上敷设绝缘薄膜和金属电极,使外壳与金属电极间构成一个小刚玉成品电容。通过电容将放电信号耦合至检测及处理单元,最终显示GIS设备局部放电水平。这种方法的原理与传统的局部放电检测方法类似,优点是检测灵敏度高,但其致命缺点是易受外界干扰,特别是电中自然存在的各种脉冲型信号(如电中的电晕干扰等)的干

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