电力系统预防性试验资料

GIS故障检测新技术

1.前言气体绝缘金属封闭组合电器（简称GIS）。优点是：具有运行可靠性高，维护方便，占地面积少等优点而越来越得到广泛的应用。GIS在现场安装后，进行耐压试验，验证其运输和安装过程中是否受损以及检查其重新组装的正确性。经过试验验收投运的GIS，总的来说运行情况是良好的，然而运行经验表明，GIS内存在的一些缺陷，最初可能无害，也不容易发现，随着运行年限的长久，在开关操作震动和静电力作用下，异物碎屑的移动或是绝缘老化等可能产生局部放电现象，以致最终发展为击穿放电事故，使得GIS停电检修，造成很大的经济损失，GIS电压等级越高，停电造成的损失越大。

在广东省应用GIS故障检测技术前,电网运行中的GIS已发生过几例绝缘事故：a.江门站500kVGISb.大亚湾核电站400kVGISc.深圳皇岗站220kVGISd.沙角A电厂220kVGIS等发生过绝缘闪络事故。尤其是沙角A电厂1989年7月15日220kVGIS#3主变间隔203BO地刀绝缘事故，造成全厂停电，两台20万千瓦发电机停运两天，直接损失电量达3200万千瓦时。可见，实际运行中是多么需要一种对GIS有效的检测手段，能及早的发现GIS内部绝缘故障，并能准确定位，使得GIS的检修工作能有计划地进行，缩短检修时间和节省检修费用，从而提高GIS运行可靠性。2.GIS局部放电特点和信号传播特性

GIS局部放电特点局部放电的机理可理解为在电场作用下,绝缘系统中只有部分区域发生放电,而没有贯穿施加电压的导体之间,即尚未击穿,这种现象称为局部放电。局部放电产生于流注起始阶段，这对于几乎所有的电压种类都是一样的，且低于最小先导起始电压和击穿电压。局部放电可能发生在导体上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。

GIS绝缘早期故障的主要形式是局部放电，局部放电主要由下列缺陷引发的：a载流导体表面缺陷，如毛刺、尖角等引起导体表面电场强度不均匀。这些缺陷通常在制造质量上或安装时刮伤造成的，在稳定的工频电压下不易引起击穿，但在操作或冲击电压下很可能引起击穿。b绝缘子表面缺陷。如制造质量不良、绝缘子有气泡或裂纹，以及安装遗留下的污迹、尘埃等。cGIS筒内在制造和安装过程中存留的自由导电微粒。d导电部分接触不良。GIS内超高频（UHF）信号的传播特性GIS内局部放电信号频带极宽(>1GHz)。由于其结构特点具有良好的波导体，超高频（UHF）电信号能够在其中有效地传播，UHF信号在GIS内部是以横向电磁波方式传播的（即电场方向与传播方向垂直），在GIS内部没有任何阻隔时，信号衰减极小，而在经过不连续部分或受阻时，如盆式绝缘子、转角、T连接等信号则产生衰减，UHF信号每经过一个绝缘子，信号强度衰减了3—6db，因此可以根据各部位UHF信号的大小而准确地判断故障位置。UHF信号频率高，具有很强的穿透性，在经过绝缘子时，可以通过绝缘子与金属法兰的接缝到达GIS外部，因此在盆式绝缘子外部测量GIS内部的UHF信号是成为可能的。图1GIS放电信号传播特性Z1--放电源信号Z2、Z4－一反射信号Z3、Z5、Z6--导体上的信号图1中高频放电信号强度逐渐衰减．其规律如下：Z1>Z3＞Z5，Z2＞Z4、Z5、Z63.GIS局放测试基于的机理（1）GIS内部放电具有极高频率特性（2）此放电信号能有效传播，并具有良好的穿透性（3）利用外部天线，可以耦合到放电信号（4）根据不同位置的信号强弱，可准确定位故障点4.局部放电测量系统(1)GIS模拟试验

为使试验室研究情况与实际运行工况相符，我们在一套电压等级为110kVGIS试验段进行了模拟试验，这个试验段与实际运行的110kVGIS相同，这样在试验段上取得的测量结果能够真实地反映运行中GIS内部故障的放电特性。图2GIS试验段结构图1、2、3--盆式绝缘子A、B、C--内部平板电极对下面几种故障作了模拟试验，录取了波形图及进行了频谱分析。a.金属微粒故障模拟试验b.大件金属物故障模拟试验c.绝缘子表面爬闪放电故障模拟试验d.GIS内导体金属突起故障模拟试验通过对以上几种类型故障的模拟试验，获得了各类故障波形和许多有价值的数据，可以得出，放电信号的强度是随距离故障点越远强度越小，从而可以做到准确判断故障点的位置。验证了所研制的四种信号探测器系统的性能和效果，内外天线均能测到局部放电信号,内天线的灵敏度高,外天线的灵敏度次之,但外天线信号探测器系统结构简单、使用方便，只需将天线靠近运行中GIS盆式绝缘子附近就可以得到信号，不需要对GIS做任何改动，不需停电，不影响GIS的正常运行。因此外天线信号探测器系统是非常适用于运行中GIS故障检测。（2）测量系统与方法

GIS内部放电伴随有声、光、电的产生和SF6气体的化学变化以及机械振动在外壳的传播。国内外的科学家们根据GIS的放电特性对GIS内部故障检测方法作了研究，据报道，主要检测方法有：a.甚高频法b.超声波法c.化学法我们采用的是甚高频法，这种测量方法效果好。测量装置图如下：

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