高压GIS设备局放试验的技术研究牟仲琨

牟仲琨韩蒙泽

(山东电工电气日立高压开关有限公司山东省济南市250000)

摘要：气体绝缘组合电器（简称GIS）在制造或者装配过程中由于有不同异物的存在，使得其在工作时，内部的电场会发生变化而导致电场内部不稳定，影响其正常工作。所以，根据国际标准一般采用高压GIS设备局放实验的技术对GIS工作下的环境状态进行模拟，通过一系列实验的数据进行统计，来反应内部缺陷与局部电量变化的关系。本文通过对UHF法和ERA法的实验对比分析，使得更加清晰的了解实验结果，更准确的对故障情况作出判断。

关键词：高压GIS设备；局放实验；技术研究

引言：

高压GIS设备通常都会出现局部放电的情况，这种问题会导致绝缘效果遭到一定的破坏，使得工作中的GIS设备存在严重的安全隐患。而且随着GIS设备工作的电压的不断升高，局部放电的影响将会越来越大，越来越难控制，所以必须通过有效的局放实验对其工作中的局放情况进行模拟，探究出GIS内部缺陷与局放之间的关系，从而根据绝缘体的性质来制定合理的维修方案，实现局部放电的再现检测，增强GIS设备的安全性。目前，对于局部放电的实验研究一般采用的是高频法和电流脉冲法，主要是根据异物在电场作用下的电磁信号反应进行分析，从而对设备的安装情况进行检测。

一、UHF法实验装置的原理结构及安装

（一）高频法的原理

采用高频法（UHF法）测试局放的原理是根据高压GIS内部局部放电时所产生的电磁波，对其进行检测分析，从而来检查局部放电的性质。UHF法的实验环境是高压力的SF6气体，因为局部放电的现象发生的范围非常小，可以在极短的时间内用拥有极快的冲击速度，使得在实际的检测中存在一定的难度。可以利用GIS中同轴结构中电磁波有效传播的频率特点，以及电力系统中一般的电磁干扰频率与之存在的不同，来选择适当的频段电磁波对设备进行检测。比如选择超高频段的电磁波作为检测信号，可以有效的避开其他电磁波形成的干扰，提高检测结果的准确性。高频法的局放测试试验一般是对频率较高的局放信号进行采集、分析、判断，通常需要在一定的频率范围内选择一个没有通讯信号的频段来进行测量[1]。

（二）高频法的优缺点

高频法的优点就是具有较强的抗电晕干扰能力，而且检测的范围比较大，灵敏度的范围比较广，所以对于局部放电缺陷的检测比较快速，而且可以实现连续检测。但是这种测试方法也有一定的缺点，比如被检测的电力设备必须具有能够辐射出电磁波的绝缘缝隙，才能方便在测试之前可以安装好传感器。另外，由于电磁波的传播速度是极快的，而且在一定时间内，其信号的强度不会衰减很多，因此可以借助高数字示波器来进行实现，因此可以通过对于设备不同部位的频率信号的强弱，来找到最适合检测的部位[2]。

局部放电检测的实验主要是为了对异物存在的大致范围位置等参数进行监测，当然，由于局放过程受到多种因素的影响，其结果存在无数可能性，所以需要通过多次的试验来模拟不同的设备状态下在现场发生的状态，主要是信号值的变化。采集所有试验的数据，进行统计和合理的计算之后，找出内部缺陷与局放量之间的对应关系，从而对不同环境的相关情况做出合理的评价和检查，从而研究在GIS的运行过程中可能受到的影响。

二、通过图像比对发现问题

高频法（UHF法）与电流脉冲法（EAR法）同时进行局部放电测试，是通过放置了异物的实验对象与试验的GIS设备通过绝缘盆子进行分开，从而使得实验所用的GIS设备具有结合电容器的功能。两种测试方法同时发挥作用，可以检测出相关的电磁波信号，从而根据相关的结果来计算灵敏度的校正数值。

通过两种方法的测试，我们根据局部放电的波形制作了参照图1。

通过图形中的峰值进行对比，高频法一般需要电流脉冲法的图形进行对比才能帮助有效的进行判断，从而对故障的类型进行分辨。

（一）悬浮颗粒放电

通常我们把电场中的两个悬浮状态下的金属物体之间或者是金属物与大地之间产生的放电现象称为悬浮电位放电。悬浮电位放电的波形有两种情况，分别是正负两边的脉冲的幅度以及间隔相同，再者是频率相同。而且两级的脉冲一般成对成对的出现，每对之间的间隔距离一样，但是并不是一直保持在基线上，会有往复移动的现象[3]。在研究放电量和实验电压的关系时，一般存在三种类型：当放电量保持不变时，熄灭电压和起始电压是完全一样的；当电压在持续加大时，会在某一个电压值时出现放电消失的情况，而当电压加大后再下降时，会在之间消失点的电压处重新出现放电；随着电压的逐渐上升，放电量也会逐渐减小，而放电脉冲会随之增加。

（二）尖角放电

所谓尖角放电指的是尖状物对平板或者大地的放电过程，低电压下产生电晕放电，放电脉冲总是在电压的最高位置或者最低位置处叠加，具体情况一般是根据放电源所处的电压高低[4]。一对脉冲通常会对称的出现在电压正极或者负极的峰值处，每队脉冲放电的时间间隔都是互相一样，但是两个脉冲时间的幅度和时间的间隔是不一样的。尖角放电的放电量与汇演电压之间的关系是：第一，一般较大的脉冲起始电压是较低的，放电量会随着电压的上升而增加；第二，较小的脉冲的起始电压是较高的，而放电量是与电压没有关系的，会保持不变；第三就是当电压上升时，脉冲频率的密度会增加，在一定的范围内可以分辨出来，如果电压继续升高，就会逐渐变得不能够分辨出来。

图1UHF法和ERA法同时测量脉冲信号的波形图像

三、结束语

综上所述，高频法（UHF法）测试局部放电的试验是通过在实验室的大量测试以后，以此得来的数据作为重要的检测依据来对高压GIS设备的故障进行判别。显然，这种试验方式在实际操作起来需要一定的技术支持，还要具有对数据进行分析判断的专业技能。因此，建议尽量结合EAR法的实验来进行图标的比对，从而对于放电量的故障原因更加精准的判断，从而找到适当的解决方法，避免产生安全事故。

参考文献：

[1]王迪.GIS局部放电检测技术研究及应用[J].燕山大学,20162):43-44

[2]何莉.GIS设备局部放电检测方法研究[J].山东工业技术,2018(7):52-53

[3]李天辉，贾伯岩.1100kVGIS现场交流耐压试验放电定位技术研究[J].电力系统保护与控制,2018(2):11-12.

[4]胡全义.1100kVGIS设备现场主回路绝缘试验分析[J].内蒙古电力技术,2017(30):35-36.