（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局 云南曲靖 655000）
摘要：SF6气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）在进行带电运行超声波局放测试时，都不可避免的受到周围环境因素的影响，尤其是在大型的直流换流站，大量的辅助设施运行的声音及周围高电压下的电晕声音，都将会对超声波局放测试结果产生很大的影响.与此同时，不正确、不规范的试验操作也在一定程度上影响测试的准确性，本文将根据现场试验经验分析超声波局放测试精确度的影响因素进行分析，同时提出降低外界因素影响试验结果的程度，从而对今后更好地维护好GIL设备起到一定的借鉴作用。
关键词：超声波；局放；GIL；准确度
0引言
GIL（SF6气体绝缘金属封闭输电线路）设备具有占地面积小、检修维护方便、故障率低等特点，因此广泛用于大容量、高电压等级的换流站。虽然国内GIL制造水平已经逐渐趋于成熟，设备工艺标准也非常严格，然而GIL的现场运行维护水平还有非常大的提升空间，相关的规程规范也不是很健全，在进行GIL设备预试定检时，多只考虑导体绝缘、SF6含水量及分解物、回路电阻的测试这几个方面。作为封闭式的高压充气设备，仅测试这几项是远远不够的，为了能够发现GIL内部可能存在的绝缘老化、局部放电以及闪络故障等隐患，需要对GIL设备进行运行中的局放测试。超声波局放测试因其具有抗电磁干扰能力强、精确定位故障点、操作简单可靠等优势而得以广泛运用，但超声波局放测试受周围的声波信号影响也是比较大的，虽然声波信号在空气中的衰减比较快，近乎呈现指数型的下降趋势，但换流站大量的辅助设施运行的声音，加上高电压下的电晕放电声音充斥在GIL的周围，使得测量结果无法准确反映出GIL内部的声波信号。与此同时，传感器测试位置点的不同、传感器的使用方法不正确都将导致测试结果出现较大的偏差。
1 外界声波信号干扰
我们知道人耳可听声波的频率为20-20KHz，若GIL内部出现毛刺导致局部放电或金属颗粒跳动，频率一般为20-200KHz，换流站各种辅助设施及高电压下的电晕声音经过空气的衰减依然可能在上述频段内，也就是说外界声波信号可能与GIL内部出现的自由金属颗粒机械碰撞声、毛刺杂质的局部放电声在超声波局放测试传感器处进行叠加，在该处产生更为增强的声波信号或更为削弱的声波信号，导致测量的结果出现较大程度的偏差。下面就以一组试验数据进行比对分析。
根据上述比对，未采取防噪音措施时，连续模式下的电压峰值达到6.75mV，超过厂家所规定的5mV，采取防噪音措施后测得的试验数据明显要小于各种噪音混杂在一起时测得数据，同时，在测量的时候，未采取防噪音措施下，电压幅值信号不稳定，呈现波动状况，这也更加说明了背景噪音对超声波局放检测精度的影响是非常大的。
对于背景噪音干扰，可以从以下两个方面来进行减少或消除：
（1）可以采取比较的方式进行比对，首先测试背景噪音，然后与将传感器放置在GIL管母之后的测得数据进行比对，如果出现明显增长或者明显减少，且测得的结果超过厂家规定值，就说明GIL内部可能存在潜在性的局部放电故障，需要采取进一步的验证方法。
（2）制作传感器消音装置，可以根据传感器尺寸，将传感器外部用多孔吸声材料套上，将声波信号可以在消音器中进行摩擦从而转化成热能而耗散掉。
2 传感器与GIL管母接触不紧密
现有的超声波局放测试仪器自带的传感器一般为圆柱形，圆柱形高度在5cm左右，横截面如硬币般大小，，如下图3所示：
图3 超声波局放传感器
在进行GIL超声波局放测试的时候，需要将传感器放置在GIL管母外侧，然而，GIL管母为圆柱形，传感器截面为平面，所以传感器与GIL管母之间不可避免的有一段缝隙，这样会大大降低测试精度。一般情况下，为了能让传感器能够紧贴GIL外壳，在进行测试前，都会在传感器与GIL管母外壳之间涂以一定量的硅脂进行密封，避免出现空气间隙，导致声波信号大大衰减，提高测试的精确度。
部分大型换流站内GIL设备安装高度达到6m，GIL管母长度可以达到2000m，导致GIL测试点的数目非常多，为了防止长期高空作业带来的风险，可以采取辅助固定措施来进行超声波局放测试，例如可以通过操作杆将固定好的传感器送至高处进行测量，同时在操作杆上采用辅助措施对传感器进行收缩固定，这样不仅可以降低作业风险，同时还可以提高测试精度。
3 AIA超声波局放测量分析
AIA超声波局放分析仪器提供三种测量模式：连续、相位及脉冲模式，其中连续模式主要是提供超声波信号源的四个参数：真有效值信号（RMS value），峰值信号（peak value），与基波调制的相关程度（50Hz相关性）和与两倍基波的调制相关度（100Hz相关性）；相位模式主要是将测得的超声波信号与工频信号进行比较，生成相位与幅值的图谱，从而来判断相关性，分辨出是局放还是颗粒和机械振动造成；脉冲模式，主要是通过动态信号进行判别是局放还是机械冲击。
3.1 毛刺缺陷
当金属外壳与带电体上有凸起或者毛刺时，会引起局部电场升高，由于对暂态过电压过于敏感，这种毛刺缺陷还会引起雷电冲击耐受水平大大降低。
毛刺缺陷又分为导体上毛刺和壳体上毛刺，虽然都属于电晕放电，但是由于导体上的毛刺位于气室中心，产生的声波信号会在整个气室内传递，所以在较大范围的壳体上都能够接收到信号，而壳体上的毛刺信号比较集中，在放电处信号最强，因而，可以通过调整带通滤波器的上限频率，根据接收到信号的强度来判断是壳体还是导体上的毛刺放电，如果信号轻度明显降低，表明是壳体毛刺放电，如果信号变化不大，表明导体上的毛刺放电。
3.2自有颗粒缺陷
自有颗粒一般是由于设备在制造过程中的工艺控制不严格导致，自由颗粒受电场力和重力作用，当电场力超过重力时，颗粒将会上下跳动与壳体进行碰撞，颗粒每碰撞壳体一次，就发射一个声波脉冲，在壳体内来回传播，自有颗粒的超声波信号特征是信号水平高，信号表征不重复，随机性强，信号幅值波动范围大，自由移动颗粒对雷电冲击耐受电压水平影响较小，但它们的存在可能使工频耐受电压水平明显降低。降低的多少取决于颗粒的形状和位置，颗粒越长且越接近高压导体，危险性越大；如果颗粒移动到绝缘子上，则变得更危险。绝缘子上的颗粒随着时间的推移也可能使绝缘子表面劣化，从而引起闪络。
3.3悬浮屏蔽放电
当GIL管母内部由于振动过大导致接触不良或内部螺栓松动引起悬浮电位，这样将会导致导体与接地的外壳之间的绝缘距离缩短，导致耐压水平大大降低，一旦遭受雷电冲击过电压或者操作过电压都将导致放电或者电弧产生。
4结语
GIL超声波带电局放有着超高频局放不具备的优点，那就是操作简便、技术比较成熟且抗电磁干扰能力强，在对GIL设备进行超声波局放测试时，一定要充分考虑周围环境对测试结果的影响，虽然各种声波信号的频段不一样，但是部分声波信号经过衰减后仍然有可能对测试结果产生影响，同时要考测试方法的优化，避免产生较大的误差。
参考文献
[1]Q／GDW 481-2010 局部放电检测装置校准规范．北京：中国电力出版社，2010．
[2]气体绝缘金属封闭开关设备带电超声局部放电检测应用导则:DL/T 1250-2013．北京: 国家能源局．
作者简介：
王芋棚（1986.04-），男，本科，助理工程师，主要研究方向：超高压直流输电。
论文作者:王芋棚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：信号论文; 超声波论文; 毛刺论文; 声波论文; 测试论文; 传感器论文; 颗粒论文; 《电力设备》2017年第36期论文;