气体绝缘组合电器绝缘缺陷局部放电分析

摘要：本文对气体绝缘组合电器绝缘缺陷局部放电等情况进行了详细分析，旨在提升检验的质量。

关键词：局部放电;超声波;连续模式

一、局部放电的定义

局部放电（parti al di sch arge），是指在绝缘系统表面或绝缘系统内部，当外部电压产生的电场特别集中，引起使绝缘系统的部分区域发生的未形成固定放电通道的放电现象。

二、局部放电缺陷分析

（一）悬浮屏蔽缺陷分析

松动或接触不良会引起电位悬浮，悬浮部位与导体之间存在耦合电容，相当于容性放电。放电脉冲一般发生在电压上升沿，在外施电压的正负半周均能检测，信号的100IHz相关性很强。此种类型的局部放电在一个工频周期内的放电次数少，但只要发生放电，放电幅值就比较明显，工频正负半周的放电信号基本成对出现，放电相位也基本对称，随着施加电压的增大以及时间的发展，放电次数增加比较明显但放电幅值变化不是很大，检测信号比较稳定，重复性强。

（二）绝缘子缺陷分析

缘子内部的气隙放电工频正负半周放电指纹基本对称。放电脉冲一般出现在电压幅值绝对值的上升部分，放电频率依赖于所加电压大小，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。绝缘子表面的缺陷易形成表面放电，导致绝缘子表面的绝缘劣化，甚至击穿。此种类型的局部放电在一个工颊周期内的放电次数多但幅值大小不一，负半周的放电次数要明显多于正半周的放电次数，随着施加电压的增大以及时间的发展，放电次数稳步增加，放电幅值变化虽在局部区间内没有规律性，但在整体区间内是呈现增大的趋势。

三、局部放电检测方法的选定

第一，内部安装传感器对设备生产、运行维护、设备改造等存在困难，而外置传感器安装在GIS设备外壳上，如何做好传感器屏蔽措施十分重要，如采取的屏蔽措施不好，会使接收到的信号容易受到周围环境干扰的影响。

第二，现场检测时需要第一时间判断出缺陷的类型、缺陷的位置等信息，由于放电缺陷可能发生在GIS设备的不同位置，其放电量也有很大差别，并且还可能发生不同的类型放电，所以对现场判断经验要求较高。

第三，不能判断缺陷的严重程度，由于无法准确得到局部放电的放电量，但是放电量的大小是判断被检测设备受损害严重程度的重要标准，以便判断是否需要进行停运维护，并根据损害程度及时确定检修方案。

GIS设备局部放电超声波检测法相对于其他检测方法具有以下优良特性：

1.超声检测是依靠声波采样收集，可以克服周围环境的电磁干扰的影响。

2.根据声波信号的衰减性和不同探头接收的时间间隔差，可以实现对放电缺陷位置的定位。

3.对采集到的信号特征进行故障诊断分析，可以得到缺陷类型、损害程度，便于提前准备，积极开展故障检修工作。

4.接收传感器安装在GIS设备的外壳卜，安装、维护、更换方便，分析仪器操作简单，使用方便。所以，本课题选择采用超声检测法完成GIS设备运行检测系统。

四、局部放电检测目的与方法

（一）检测目的

GIS内部主要介质有SF6气体和环氧绝缘杆件等，当绝缘存在各种缺陷（电晕、接触不良、绝缘件缺陷、自由颗粒等）时，会使SF6气体击穿电压降低，同时绝缘缺陷产生的局部放电使SF6气体分解， SF6气体分解物与绝缘件中的填充物会起化学反应生成SiF4，使绝缘材料受到侵蚀而劣化，绝缘性能进一步下降。所以，检测GIS局部放电能及时发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展。

（二）检测方法

局部放电不但产生电信号，并且伴随有声信号和超高频电磁发射，导致气体分解。所以监测方法有声测法、电测法、化学测量法、光测法及超高频电磁测法等。对于GIS规程要求现场局部放电量不大于10pC，传统的电测法无法排除现场干扰。目前，比较成熟的GIS中局部放电检测的方法以超高频电磁法和超声波检测法为主。

（三）电磁法

利用盆式绝缘子作为耦合电容采集电磁信号，工作频段范围300kHz到1GHz以上，具有较好的抗干扰和定位能力，检测灵敏度较高，但由于目前大多数盆式绝缘子外露表面改为金属封装，内部信号被屏蔽，采集信号困难。

（四）超声波法

利用超声波的原理检测局放，是一种对于机械结构和元件檢测的无果表明：此间隔西母刀闸C相连续模式图谱峰值大，倍频信号大;此间隔西母刀闸B相连续模式图谱峰值大，倍频信号大。西母C相隔离刀、B相隔离刀图谱为典型的电位悬浮图谱。后检查发现西母刀连动杆上的防雨壳在B、C相之间有一颗螺丝松动，紧固后异常响动消失，再进行超声波局部放电试验，测试结果均为背景值，未见异常，超声波局部放电试验结果合格。

五、现场实例分析

（一）罐体内部存在异物的检测

对某500kV变电站开关（罐式断路器）在交流耐压试验过程中进行超声波局部放电测试。升压至1.1倍相电压时测试结果表明：峰值信号大于2mV，不稳定，同时伴随有基波信号，初步判定，罐体内部存在弱放电。后开关罐解体检查，罐内有少量异物，分析为安装过程带入。罐体处理后，再次进行交流耐压试验，试验过程中，在升压至1.1倍相电压后，对此开关同部位进行了超声波局部放电测试，局部放电仅为背景值。

（二）对GIS内部闪络点的定位

某220kV变电站对252kVGIS进行交接验收，在做相对地耐压加压至252kV（耐压标准值为368kV）时击穿，决定采用超声波局部放电仪寻找击穿点。重新加压至146kV时发现有一气室内部存在放电信号，解体检查发现该气室盆式绝缘子有闪络痕迹，同时附近导体表面有伤痕。更换导体及盆式绝缘子后，加压至1.1倍相电压超声信号为背景值，施加相对地耐压值368kV/min未见异常。这充分说明超声定位的准确性和适用性，大大节省了检查处理的时间。

（三）投运时异常声音的判断

某220kV变电站送电后，运行人员发现252kVGIS某间隔有轻微异常声响。为了查找及判断其异常原因，现场对此间隔进行了超声波局部放电检测，以判断发生异常现象的部位及性质。测试结果表明：此间隔西母刀闸C相连续模式图谱峰值大，倍频信号大;此间隔西母刀闸B相连续模式图谱峰值大，倍频信号大。

西母C相隔离刀、B相隔离刀图谱为典型的电位悬浮图谱。后检查发现西母刀连动杆上的防雨壳在B.C相之间有一颗螺丝松动，紧固后异常响动消失，再进行超声波局部放电试验，测试结果均为背景值，未见异常，超声波局部放电试验结果合格。

六、结束语

GIS局部放电检测系统能够保证放电检测的顺利进行，增强检测的科学性与安全性，具有非常明显的优势。需要对GIS设备的绝缘情况进行掌握，预警出相应故障和隐患，应详细了解到绝缘内部缺陷的具体情况，找到最合适的检测方法，确保GIS设备的安全运行。

参考文献：

[1]邢大森，康留涛，李旭旭，李刚，毛忠联.气体绝缘全封闭组合电器的运行缺陷分析及处理[J].黑龙江科技信息，2015（22）：66-67.