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摘要：随着时代的快速发展，GIS因运行可靠、占地面积小、不易受外界环境影响以及检修周期长等优势被广泛应用，对GIS进行缺陷带电检测，可以实现故障预警。为此，文章介绍了几种带电检测技术在GIS缺陷检测中的应用。
关键词：带电检测技术；GIS缺陷检测；应用
引言
气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称GIS)由于其占地面积小，灭弧能力强，运行可靠、检修周期长且不受环境污染和高海拔影响等优点，在电力系统中得到了广泛的应用。然而GIS设备由于在设计、装配、安装、长期运行等原因，可能出现各种缺陷，其缺陷性质大致有放电、过热以及振动等。如任由这些缺陷发展，可能会影响GIS设备的运行安全，严重时造成设备损坏。GIS设备停电试验虽然能够发现部分缺陷，但停电试验电压较低，难以反应设备运行状态下的真实状况;并且高压设备的绝缘劣化是一个长期累积和发展的过程，停电试验难以及时发现该类潜伏性缺陷。GIS设备带电检测技术能够在不停电的情况下，及早发现设备内部局部放电及其它缺陷信号，判断GIS内部缺陷信息及其严重程度，实现缺陷的精确定位，对故障提出预警，从而可以实现有计划的安排检修，减少设备损坏和事故发生。
1GIS缺陷类型
①SF6气体泄漏。实际上GIS设备也被称为六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置，由此可见SF6气体对于该设备的正常运转起着关键性的作用，一旦六氟化硫气体发生泄露现象，就对造成整个设备乃至整个系统造成不可挽回的损失。造成该问题产生的原因主要有制造GIS设备的材料质量没有达到标准、设备加工过程不够精密以及在安装设备时技术人员操作不够恰当的原因造成的；除此之外，还有可能是设备中的密闭材料在长期使用的过程中逐渐老化，出现裂缝，造成六氟化硫气体的泄露。为了有效解决气体泄漏的问题就需要制造设备的企业在制造过程中重视材料的选择以及在安装设备的过程中选择技术能力强的人员进行操作，保证设备正常投入使用。与此同时，需要展开定期的维护与检查，做好安全管理工作以及风险预防工作，保证设备的长久使用，降低电力系统运行成本的同时满足人们的用电需求。②GIS设备开关。GIS设备开关可能产生的问题有由于断路器、负荷开关、隔离开关或接地开关等元件在使用过程中因为短路、接触不良的原因而无法正常运行的现象，为了解决该问题，需要维修人员检查设备的工作状态以及线路的使用情况，杜绝该现象的反复出现。③GIS内部放电。常见的内部放电类型是电晕放电，电晕放电主要是指六氟化硫在不均匀电场中的局部自持放电现象，该现象产生之后又由于设备中有一定的灰尘以及杂质存在，导致设备的绝缘强度大大降低。绝缘性降低所引起的负面作用影响范围较广，除了降低设备的可靠性和安全性以外还会为工作人员增加部分工作负担，因此需要引起重视。造成内部放电的主要问题是人员在进行设备制作时没有将附着于材料上的灰尘完全清除以及在制作时没有确保工作环境的清洁，因此制造企业需要重视这个问题。
2带电检测技术在GIS缺陷检测中的应用
2.1缺陷定位技术
缺陷定位技术主要包括幅值定位和时延定位。幅值定位主要是利用特高频及超声波信号的衰减作用，距离放电源越近的传感器检测到的信号越强，但由于特高频信号在GIS腔体中衰减较小，因此采用特高频幅值定位时定位精度较差，往往只能将缺陷定位到某一个间隔或气室。时延定位技术是根据所测信号的时间差与被测信号的传播速度的乘积来计算放电源到传感器的距离，时延定位又可分为电电联合定位、声声联合定位以及声电联合定位技术，当能同时检测到特高频及超声波信号时，可采用声电联合定位法进行放电源定位。将超声波传感器放置于距离放电源较近且与放电源同气室的GIS外壳上，特高频传感器置于放电源气室的盆式绝缘子上，同时采集局放源的超声波信号及特高频电磁波信号。
由于特高频电磁波信号在SF6气体中的传播速度较快，接近光速(约为0.3m/ns)，超声波在SF6气体中的传播速度相对于电磁波较慢(约等于140m/s)，因此可以将特高频检测到信号的时刻作为信号的起始时刻，则超声波信号起始沿与特高频信号的时间差Δt可认为超声波信号从放电源传播到超声波传感器的时间，该时间差与超声波信号在SF6气体中传播速度的乘积即为放电源到超声波传感器的距离。
2.2开关柜局放带电检测信号分析原则
①横向分析法。对同个开关室中开关柜的检测结果做出横向比较，如果其中一个开关柜的检测结果明显大于现场背景值以及相邻开关柜的测试结果，则可推断该设备可能存在缺陷。②趋势分析法。分析同一个开关柜在不同时间的检测结果，进行纵向比较判断开关柜的局放带电检测信号变化趋势。按周期开展开关柜局放带电检测，保留每次的检测结果，可根据检测结果对设备局部放电状态变化的趋势进行分析。③定值判别。将判断阈值或典型图谱与开关柜的局放带电检测结果比较，分析比较结果来判断开关柜的运行状态。应当注意，超声波定值判别时应结合声音进行判别，以提高判断准确性。
2.3特高频检测法
GIS设备运行过程中内部充满高压SF6气体，其绝缘强度与击穿强度都比较高，在缺陷存在小范围内时，气体击穿的过程会相当快，从而形成比较陡的脉冲电流。在对信号频谱进行分析时，会发现频率可以高达吉赫兹级，同时脉冲会向四周辐射出特高频率的电磁波，通过GIS设备腔体结构同轴结构进行传播，利用同轴波导原理可以实现特高频信号的检测。GIS设备中波导壁属于非理想性的导体，电磁波在GIS设备传播过程中会出现功率衰减，电磁波的振幅会随着传播方向逐渐减小，从而形成波的衰减。此衰减量相对于信号在绝缘子位置因反射所导致的能量损耗更低，有研究发现，1GHz电磁波在直径0.5ｍ的GIS设备中传播衰竭只有5db/㎞，所以在波导理论中可以不考虑衰减问题。GIS特高频检测中主要存在以下干扰形式：移动通信和雷达等无线电；变电站架空线上尖端放电；变电站高电压环境中存在的浮电位体放电；照明、风机等电气设备中存在的电气接触不良产生的放电；开关操作产生的短时放电。干扰的抑制方法主要有：滤波，对于变电站中常见的电晕放电干扰（主要是200MHz以下频段）和移动通信等确定频段的干扰信号，可以通过滤波的方法进行有效抑制；屏蔽，干扰信号主要来自于GIS外部，对盘式绝缘子法兰进行屏蔽可减轻对内置传感器的干扰，对于外置式传感器也需要增加盆式绝缘子非耦合区域的屏蔽，以减小外部干扰的影响。
2.4超声波局部放电检测
电力设备内发生局部放电时，在放电区域中的分子会出现剧烈运动并相互撞击，宏观上会产生声波，通过检测频率大于20kHz的超声波信号来判断局部放电的方法称为超声波检测法。高压开关柜内产生的局部放电时的超声波信号可以利用非接触式超声波传感器在柜体缝隙处进行检测。由于超声波在开关柜内部的传播存在折反射，使得局部放电定位的精度受到限制，难以利用超声波信号对局部放电进行精确定位。
结语
为了实现电力系统供电正常，工作人员需要对电力系统中的每一个环节都十分关注，尤其是对设备的检修过程需要时刻关注，杜绝事故发生。若在工作中发现GIS设备存在风险，需要根据实际情况快速决策使用具体的带电检测技术，判断缺陷以及缺陷位置，安排检修，提高其设备的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]王璐，王鹏．电气设备在线监测与状态维修技术[J]．现代电力，2002，19(5):40-45．
[2]刘卫东，金立军，黄家旗，等．日本SF6电器局部放电监测技术研究近况[J]．高电压技术，2001，27(2):76-77．
[3]黎大建，梁基重，步科伟，等．GIS典型缺陷局部放电的超声波检测[J]．高压电器，2009，45(1):72-75．