摘要：在电力系统中，GIS设备具有结构紧凑、占地少以及运行可靠等优点，因此应用很广泛。但由于GIS是大型的封闭组合系统，一旦发生故障，停电检修不仅浪费人力物力，而且检修周期长，会给社会、企业带来重大损失，而采用特高频局放带电检测技术既可以规避停电检修的缺点，而且能检测到GIS制造与安装过程中引入的缺陷、有效检测出绝缘故障的发生及严重程度，可以对设备日常运行和维护提供可靠的技术支撑，从而避免较大停电事故的发生。基于此，本文将对GIS特高频局放检测技术的现场应用进行分析。
关键词：GIS;带电检测;特高频;现场应用
1特高频局部放电检测技术
1.1特高频检测技术
特高频检测法的基本原理是通过特高频传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号（0.3GHz～3GHz）进行检测，获得局放信号的幅值、相位等相关信息。受金属封闭GIS壳体的屏蔽，特高频信号只能从非金属法兰传出，利用接触外置式传感器紧贴壳体进行检测。特高频检测法具有较高的灵敏度和抗干扰能力，利用波形特征可识别缺陷类型，同时可实现基于电磁波时差测量的放电定位，有效区分设备内部的局部放电和设备附近的放电型干扰。UHF方法通过提高信号传感的频段以避开干扰信号，从而提高局部放电检测的抗干扰能力。然而，可能存在一些开关柜放电缺陷的类型，其局部放电信号的频段不能够到达UHF频段，从而限制了检测灵敏度。
1.2 局部放电的基本概念
在高压设备中绝缘件只有局部区域发生的放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，可以发生在导体附近，也可以发生在其他地方，而这种现象称为局部放电。
电力设备内部发生局部放电时，会伴随局部放电现象产生相应的物理和化学变化，局放的发生往往会产生声、电、光、热和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化的数据可以为评价电力设备内部设备的绝缘状态提供必要的数据支撑。
1.3 特高频法局放检测原理
特高频局部放电检测法是利用局部放发生时会在设备附近产生数吉赫兹的电子波信号，通过对电磁波信号的波形、幅值等参量的变化来判断设备内部局部放电缺陷的类型和严重程度。
当GIS设备内部存在局放时，其产生的电磁波信号会沿GIS罐体传播，因此在GIS设备盆式绝缘子预留口或内置特高频传感器接口处均能检测到局部放电信号。由于受GIS设备结构和介质的影响，电磁波信号会在罐体内传播时有一定衰减，现场检测时，可根据GIS结构和内置传感器的布置情况灵活选择测点。
2 特高频局放检测技术的优点
特高频局部放电检测法与气体局部放检测法相比，具有以下优点：
2.1 检测灵敏度高
由于电磁波在GIS内部会产生反射，并且会在GIS罐体产生谐振，这些现象增加了局部放电信号振荡时间，局部放电产生的特高频电磁波信号在GIS中传播时衰减较小，故提高检测的灵敏度。
2.2 能实现局放源定位
电磁波信号在SF6气体介质中传播速度接近光速，而局部放电发生后产生的电磁波信号到达GIS设备盆式绝缘子处的时间与信号的传播的距离密切相关。现场检测中如发现局放信号，可根据电磁波信号到达其附近两侧特高频传感器的时间差，计算出局部放电源的位置。
2.3 抗低频信号干扰能力强
特高频局部放电传感器的检测频段主要集中在0.3——3GHz之间，而现场检测的干扰信号主要来源于电晕干扰，电晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频检测法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力。
2.4 具有绝缘缺陷类型识别功能
根据相关研究表明，不同类型局部放电缺陷其检测到的特高频信号对应的图谱特征不同。根据图谱显示信号的幅值强度、相位分布、放电频次等特征可区分放电类型和缺陷严重程度。
3 GIS特高频局放检测技术的现场应用
3.1 现场检测分析
检测人员对某110kV变电站GIS设备进行带电检测时，发现1150间隔靠I母侧母线气室A、B、C三相盆式绝缘子存在局部放电信号，并有明显的绝缘缺陷放电特征图谱。随后检测人员对该异常信号进行了详细的故障分析和缺陷定位。对1150间隔靠I母侧母线气室A、B、C三相盆式绝缘子进行特高频局部放电检测，发现三相绝缘盆子均有異常信号，符合绝缘缺陷图谱特征。特高频信号集中出现在工频正、负半周，且具有一定的对称性，放电次数少，放电幅值较分散。
结果表明1150母联间隔靠I母母线侧分支气室盆式绝缘子附近超声波局部放电检测无异常。由于超声波局部放电检测法对GIS设备绝缘类缺陷检测灵敏低，而特高频法可以有效识别绝缘内部缺陷。
3.2 幅值比较定位法
幅值比较法是基于特高频传感器检测到的信号幅值与缺陷劣化程度在趋势上具有正相关性原理。当在多个点同时检测到放电信号时，信号强度最大的测点可判断为最接近放电源的位置。幅值比较法的准确性往往受到现场检测条件的限制。当放电信号很强时，在较小的距离范围内难以观察到明显的信号强度变化，使精确定位面临困难。当设备外部存在干扰放电源时，也会在不同位置产生强度类似的信号，难以有效定位，同时也难以区分设备内部或外部的放电源放电。
3.3 声电联合定位法
声电联合定位法是结合超声波检测法（AE）和特高频检测法优点的一种定位方法。其原理是采用特高频传感器对GIS进行一次定位分析，确定绝缘缺陷的大概位置，然后同时采用特高频传感器和超声波传感器进行二次定位分析，实现绝缘缺陷的准确定位。由于电磁波的传播速度远远大于声速，因此，可以将UHF传感器信号作为信号起始点，测量超声波信号和电磁波信号的时间差t，再乘以对应气压下SF6气体中的超声波波速，计算可得放电源距离AE传感器的距离。
4 结束语
特高频局放检测技术有较高的灵敏度和抗干扰能力，能现局部放电源位置的确定和类型识别，为运维提供参考依据，为检修部门提供决策意见，从而确保在运行设备的安全、可靠运行。
参考文献
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