浅析超声波局放检测技术在GIS交接试验中的应用

1、浅析超声波局放检测技术在GIS交接试验中的应用浅析超声波局放检测技术在GIS交接试验中的应用前言六氟化硫密封组合电器简称GIS是电力系统的重要大型设备之一，因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质，因此具有占地面积孝构造紧凑、离地面低、不易受外界环境影响、日常维护方便等优点。但因加工、运输、现场装配等原因使GIS不可防止地存在绝缘缺陷而影响其长期可靠性，运行中一但发惹事故，危害后果要比敞开式设备严重得多，检修周期长。因此开展新建GIS设备局放检测是诊断GIS早期绝缘状况的重要手段。根据调查统计结果，通过投运前交流耐压试验中开展局放检测，可以防止的故障为60%，GIS的故障率可降低于少于

2、0.1%1。部分放电是GIS绝缘劣化的征兆和表现方式，又是绝缘进一步劣化的原因。本文主要介绍超声波法在新安装GIS交接试验及故障定位中的实际应用分析，并通过对GIS故障设备解体检查以验证超声波法试验数据分析判断及定位的准确性。1超声波局放检测原理超声波检测又称声发射检测，局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射。假如声发射释放的应变能足够大，就可产生人耳听得见的声音。大多数声发射发生信号由于强度很弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来，用仪器探测、记录、分析、声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术2。当GIS内部有局放、颗粒或松动等缺陷存在时，产生

3、的负荷在中和过程会激发较陡的电流脉冲，使得放电部分区域瞬间受热而膨胀，放电完毕后膨胀区域会缩回原来的体积。这种由于部分放电产生的体积变化引起了介质的疏密瞬间变化，形成超声波，以弹性波的形式释放出能量。根据声波的传播特性，采用超声传感器在20100kHz的工作频段，接收以横波形式传输到外壳上的放电信号，然后对放电信号进展预放大，用带通滤波器完成信号滤波，再经过再放大、检波、平滑滤波、产生跟踪滤波线路输出顶部的信号、接收来自包络线发生器的信号来完成峰值、频率分量等检测。2GIS交流耐压试验时超声波局放测量技术的应用在GIS新建时对其进展交流耐压试验能有效检测出GIS的绝缘缺陷，但仅对GIS内部存留

4、的导电颗粒特别敏感，并不能彻底发现并消除GIS设备中的某些微小缺陷，如GIS中固体绝缘材料内部的微小缺陷、导体接触不良等。这些微小缺陷产生的部分放电在短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。当GIS投入运行后，尽管会对其进展SF6气体本文由论文联盟.Ll.搜集整理湿度测试、现场分解产物测试、运行中部分带电测试、红外检测等预防性试验，但这些微小缺陷在正常运行电压下不断发生放电，这些微弱的放电就会产生积累效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使部分缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿，其危害后果与处理过程会比设备投运前严重得多，也比敞开式设备复杂得多。即使运行中局放检测发现存在异常，但停电解体检查、排除故障的检

5、修周期长，对电网构造稳定及客户用电产生严重影响3。采用超声波法测试GIS局放可作为新建GIS设备交流耐压试验的一种补充，不仅可以有效地检测隐藏在设备内部的绝缘弱点或消费过程中造成的缺陷，有效防止设备带病进网，而且当耐压试验过程中发生非自恢复放电或击穿故障时，可以准确知道确切部位，而仅靠人耳的监听是难以判断故障发生确实切位置。因此，通过在交接试验中开展局放检测是诊断GIS早期绝缘状况的重要手段。肇庆局某变电站新安装220kVGIS交流耐压及利用局放检测进展故障定位的情况见证如下：试验人员对该站220kVGIS#14至#26间隔相耐压试验主接线图见下列图1，加压程序依次是145kV1.0U/3下老

6、练试验5in、175kV1.2U/3下测局放、252kV1.0U下老练试验3in、380kV下耐压试验1in。加压过程中共发生如下放电现象：1第25间隔3QS、QF、1QS合上，从第25间隔相加压，对母、母母线1QS断口及12间隔2QS合闸对地进展交流耐压试验时，试验电压到达268kV时发生放电击穿现象；2再次重复加压至312kV，出现放电击穿现象；3再次重复加压，当试验电压到达368kV，又出现放电击穿现象；4最后再次加压至380kV，未出现放电击穿现象。根据肇庆供电局2022年反措的要求，只要GIS设备在耐压过程中发生了放电，不管第二次的耐压试验是否通过，均应视为耐压试验未通过，应进展故障

7、点的排查。在相的耐压过程中，现场人员分别在电压升至175kV1.2U/3、252kV1.0U对其进展屡次超声波局放检测，发现#19间隔母PT间隔1QS断口处均存在部分放电信号见下列图2、3，该超声波局放测试仪的测量信号用V表示，其他部位检测结果正常，初步判断故障点位置在#19间隔#5PT间隔隔分开关气室附近。测试数据统计如表1：测试数据统计如表2：该站背景信号不大，测量环境良好。从连续测量图谱看出，相#19间隔母线筒与相地刀间的盘式绝缘子经检测有较明显局放信号，局放信号有效值较大。超声波法测量的原始波形图谱有一定规律，测量电压越高，局放信号越明显，信号频率成分中有50Hz及100Hz分量，与1

8、00Hz频率相关性更强。初步判断为GIS设备中存在局放缺陷。经现场厂家人员回收可疑闪络点气室气体并解开手孔检查，发现该间隔母线筒与相地刀间的盘式绝缘子有明显的三条闪络痕迹，与之前出现的三次放电击穿现象相吻合。初步分析该闪络现象是由于盘式绝缘子内部缺陷所导致。现场厂家人员更换了该盘式绝缘子，经过补气、SF6微水及分解产物测试与泄漏检测后，该220kVGIS#14至#26间隔相耐压试验顺利通过，且无发现异常局放信号这个案例验证了在GIS交流耐压过程中，根据超声波局放信号特征进展数据分析与故障定位的正确性。理论证明超声波法局放检测是诊断GIS绝缘状况的有效手段。3结语本文在介绍GIS超声波部分放电检测方法原理的根底上，介绍了超声波法在新安装GIS交接试验中的实际应用，提出通过超声波局放信号特征进展数据分析与故障定位，并通过对GIS