电力系统在线监测与故障诊断课件—第七章GIS局部放电的在线监测

1、第七章第七章GISGIS局部放电的在线监测方瑞明方瑞明 博士博士/教授教授Email: 第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测 气体绝缘组合电器（Gas Insulated SwitchgearGas Insulated Switchgear，简称GISGIS）是2020世纪6060年代中期出现的一种新型输变电设备，它把变电站里除变压器以外的各种电气设备全部或部分组合在一个封闭的金属外壳里，并充以0.40.5MPa0.40.5MPa具有优良绝缘性能的SF6SF6气体，以实现导体对断口、相间及断口间的绝缘。u 优点： 占地面积少 受外界环境干扰小 检修周期长 现场安装工作量小和工

2、程建设周期短等。第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测 尽管GISGIS设备运行的可靠性非常高，因其内部不可避免的缺陷仍会引发故障并逐步扩大，常常导致重大事故的发生，已成为电力部门极为关注的问题和本学科领域研究的热点。 根据CIGRE 23.10CIGRE 23.10工作组国际调查报告的统计数据，19851985年以前日本投运的GISGIS发生过562562次故障，其中绝缘故障占6060左右，19851985年以后投入的GISGIS的247247次故障中绝缘故障占50左右

3、，而且绝缘故障又较多发生在较高电压等级的设备中。GISGIS电压等级越高，停电造成的损失越大，维修成本也越高。第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测常见缺陷分类1 1、气体泄漏、气体泄漏-最为常见的缺陷最为常见的缺陷2 2、水分含量高、水分含量高3 3、内部放电、内部放电4 4、机构故障、机构故障5 5、内部元件故障、内部元件故障断路器灭弧室气室：断路器灭弧室气室：大修后：大修后：150L 运行中：运行中： 300L其他气室：其他气室：大修后：大修后：250L 运行中：运行中： 500L 内部不清洁、运输或安装过程内部不清洁

4、、运输或安装过程中的意外碰撞以及绝缘件质量中的意外碰撞以及绝缘件质量低劣等都会引起内部发生放电低劣等都会引起内部发生放电现象。现象。较为常见的缺陷，包括了断路器、隔较为常见的缺陷，包括了断路器、隔离开关的操作机构故障，如液压机构离开关的操作机构故障，如液压机构的漏油、频繁打压等。的漏油、频繁打压等。包括断路器、隔离开关、接包括断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、互感器、地开关、避雷器、互感器、套管及母线等。套管及母线等。GIS故障分析元件名称开关元件盆式绝缘子母线电压互感器断路器其他故障率3026.61511.66106.74GIS 各种元件故障率%GIS故障分析GIS 局部放电 缺陷产生的主

5、要原因1.1.车间清洁度差。使金属颗粒、粉车间清洁度差。使金属颗粒、粉末或其他杂物残留在末或其他杂物残留在GISGIS内部，内部，留下隐患，导致故障发生。留下隐患，导致故障发生。2.2.装配误差大。装配过程中，使可装配误差大。装配过程中，使可动元件与固定元件发生摩擦，从动元件与固定元件发生摩擦，从而产生金属粉末和残屑并遗留在而产生金属粉末和残屑并遗留在零件的隐蔽地方，没有清理干净。零件的隐蔽地方，没有清理干净。3.3.不遵守工艺流程。零件装错、装不遵守工艺流程。零件装错、装漏及安装不到位等。漏及安装不到位等。4.4.材料质量不合格。材料质量不合格。1.1.不遵守工艺流程。金属件有划痕、不遵守工

6、艺流程。金属件有划痕、凹凸不平之处未得到有效处理。凹凸不平之处未得到有效处理。2.2.现场清洁度差。导致绝缘件受潮、现场清洁度差。导致绝缘件受潮、被腐蚀；外部的尘埃、杂物侵入被腐蚀；外部的尘埃、杂物侵入GISGIS内部。内部。3.3.安装错误。安装过程中出现零件安装错误。安装过程中出现零件装错、装漏及安装不到位等。装错、装漏及安装不到位等。4.4.异物没有处理。异物没有处理。设计不合理或绝缘设计不合理或绝缘裕度较小裕度较小运行维护或过电压运行维护或过电压导致内部局放产生进而发导致内部局放产生进而发展为内部闪络、绝缘击穿展为内部闪络、绝缘击穿工厂内工厂内安装现场安装现场其他其他GIS故障分析某省

7、电网2009年度GIS紧急（重大）缺陷统计 。 第七章第七章GIS局部放电的在线监测局部放电的在线监测第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测

8、法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第一节第一节 非电检测法非电检测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法2 特高频法（特高频法（UHF）第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法

9、电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统局部放电在线监测系统第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统组成局部放电在线监测系统组成第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统组成局部放电在线监测系统组成第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统组成局部放电在线监测系统组成第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统组成局部放电在线监测

10、系统组成第二节第二节 电测法电测法4）超高频超高频GIS局部放电在线监测系统组成局部放电在线监测系统组成110kV某站某站110kV GIS母线异常缺陷母线异常缺陷巡视发现110kV 2M GIS母线筒有异响和较大振动，经试验分析母线气室气体分解物无异常，超高频及超声波的在线局放试验有轻微间断信号。停电并解体发现C相母线导电杆的顶丝螺栓滑牙，根本没有顶住导电杆，窝头和导电杆上均有明显放电痕迹。 原因分析：属于GIS厂家的装配质量问题。GIS母线的安装结构是支持绝缘子通过金属窝头套住导电杆来起到支撑作用，金属窝头通过M8顶丝螺栓来与导电杆固定连接。M8顶丝螺栓在厂内装配过程中滑牙，致使对导电杆紧

11、固不到位。经过长时间负荷电流的振动影响，导电杆逐渐松动，与金属窝头之间的间隙逐渐增大，放电也随之明显，从而出现异响和较大振动。 第三节第三节 GIS诊断实例分析诊断实例分析110kV某站某站110kV GIS线路快速地刀导电杆折断缺陷线路快速地刀导电杆折断缺陷 110kV某站110kV GIS07年9月投运。09年7月22日，洞横线12840地刀C相导电杆折断，地刀无法分闸。更换导电杆后7月26日复电。 原因分析：该GIS线路快速地刀使用带绝缘接地导电杆，其安装结构使尼龙棒绝缘材料在地刀快速分合中直接承受冲击力，当尼龙棒绝缘材料强度不够时容易发生折断。厂家之前已对这种带绝缘接地导电杆的安装结构

12、进行了改进，使尼龙棒绝缘材料在地刀快速分合中间接承受冲击力，减少了折断发生机率。但该站地刀仍为旧式设计，结构中合格的绝缘材料拉力为15000N，现更改后使用钢材料的拉力为25000N，满足结构受力要求。 220kV某站某站220kV GIS刀闸合闸不到位刀闸合闸不到位 2009年12月16日， 220kV睦端甲线母差报警，运行人员发现220kV睦端甲线缺相运行，A相电流约78A，B、C相电流为0A。通过220kV睦端甲线28094隔离开关观察孔发现B、C相内部有燃弧现象。 原因分析：厂家出厂时储能弹簧装配错误，采用力学性能略低的弹簧，在运行期间储能弹簧疲劳老化，动力不足，加上机构传动部分锈蚀卡

13、阻，造成传动动力不足，同时刀闸机构拐臂角度没有调整到位，造成A相不完全接触，B、C相动、静触头没有接触。 220kV某站某站110kV GIS 116PT气室缺陷气室缺陷 2010年1月13日，技术人员对该站全站GIS设备进行带电局放测试，发行110kVGIS 116PT A相PT至PT刀闸盆式绝缘子处存在异常局放信号，最大幅值为300mV，其余两相信号幅值为20mv左右。2月6日，再次对同一部位进行跟踪测量，测得放电量最大为520mV，其余间隔放电量为20mV左右，发行A相放电现象有较大增长，且放电量较大，分析认为该PT不宜继续运行，即申请将110kV#6PT转为冷备用状态，并联系厂家人员确

14、定解体检查。 解体发现：在工厂对该PT间隔进行解体，发现PT的四块屏蔽板中有一块松动，细查发现屏蔽板有5个6mm塑料螺栓断裂，其螺栓和金属螺帽全散落到底部。 原因分析：据解体后情况分析，屏蔽板上绝缘螺栓断裂后，与其配套使用的金属平垫、金属螺母在倒置安装状况下，散落于绝缘盆子上，在PT通电时形成悬浮电位，致使用超高频测试仪测试时该项PT的数值与其他相有异。绝缘螺栓断裂现象分析：与绝缘螺栓的材质有关，因为PT器身在装配前工艺要求需经过烘干处理（烘干温度为605），原聚四氟乙烯材质尼龙螺栓在烘干后变脆，再加上长途运输过程中震动，造成断裂。 原绝缘螺栓现用绝缘螺栓颜色颜色纯白色纯白色乳白色乳白色材质材

15、质聚四氟乙烯聚四氟乙烯尼龙尼龙施加力施加力2N3N是否发生断是否发生断裂裂是是否，但螺栓有少量变形，否，但螺栓有少量变形，螺纹出现滑丝螺纹出现滑丝原、现用绝缘螺栓对比 220kV某站某站110kV GIS刀闸传动机构弹簧脱落缺陷刀闸传动机构弹簧脱落缺陷 在进行GIS局放测试工作中发现110kV GIS 1535梧盐线间隔存在较强局放信号，对梧盐I线1535间隔线路侧刀闸部门进行了开盖检查，在检查中发现了15354刀闸B相传动机构弹簧脱落于导电杆内，导电杆内粉尘较多，拨叉有轻微电弧烧伤痕迹，轴销被电弧烧蚀较严重轴销脱落于导电杆内，B相导电杆未正常分开。 原因分析：在厂内装配时弹簧掉入导电杆中没有发现，在隔离开关分、合操作时使得拨叉与轴销间产生间隙，致使拨叉与导电杆间产生电位差，产生局部放电，放电使拨叉和轴销烧损并产生粉尘。经过长期的局放放电，轴销烧蚀严重直至脱落，致使B相传动机构失灵，最后导致B相导体无法正常分开。 220kV某站某站220kV GISCT气室异响气室异响 运行人员在设备巡视过程中发现该站220kV明中乙线2765开关母线侧B相 CT气室有异响和振动。对220kV明中乙