（国网烟台供电公司）
摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），由于封装在金属外壳中，在日常巡视检查中难于发现其内部放电、微水含量过大等安全隐患，容易发生严重设备故障。本文结合《输变电设备状态检修试验规程》要求，分析了特高频、超声波和微水测试等带电检测技术在GIS设备的应用情况及取得的效果。通过不断积累试验和检修经验，提高组合电器类设备可靠性、经济性运行水平，为状态检修提供指导依据。
关键词：气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），带电检测技术，状态检修
引言
由于占地面积小、适应环境能力强、免维护程度高等优点，气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）被广泛应用在发电厂、变电站等重要电力传输环节。GIS设备在运行过程中，通过金属外壳与外界隔绝，导致内部放电无法直观察觉，一旦放电进一步加剧，将导致严重停电事故发生。目前，GIS设备可靠运行已成为决定电网运行安全与否的重要因素，国家电网公司也明确要求开展带电检测，以此来提高设备健康运行水平。
1.GIS运行工况分析与状态检修试验
1.1 运行工况分析
随着技术的不断进步，越来越多的电力设备被放入到GIS组合电器内部，包括断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、避雷器等。与传统敞开式变电设备相比，GIS占地面积和空间体积显著减少，具有较高的经济性和可靠性。然而正是由于组合电器将电力设备整体封装在金属外壳中，运检人员在日常巡视过程中无法有效、及时的发现其内部放电等缺陷，导致设备故障会突然发生，带来严重后果。
此外，由于产品质量、安装工艺、外壳锈蚀等因素，在运行过程中还会出现SF6气体泄漏、微量水分含量超标等缺陷，如不及时发现、处理，同样会导致严重停电事故。目前，检修试验人员需要定期检测和现场处理，运维工作任务不断增加。
1.2 状态检修试验
按照国家电网公司《输变电设备状态检修试验规程》，GIS巡检项目有外观检查、气体密度值检查和操纵机构状态检查；例行试验项目为带电检测，主要有红外热像检测、特高频与超声波局放检测、SF6气体湿度检测，特别是特高频与超声波局放检测是目前检测GIS内部放电最有效的检测手段。
目前通过特高频与超声波局放检测、SF6气体湿度检测，本人所在xx供电公司已成功发现并消除GIS内部放电和微水含量超标重大缺陷，为GIS状态检修积累下丰富的典型经验。
2.特高频、超声波局放检测技术应用
2.1 缺陷发现
2016年4月开展GIS特高频局部放电检测时，发现220kVxx站110kV#4母线存在疑似放电信号，对其进行超声波局放检测，同样发现疑似放电信号。随后开展多次复测，加强监督防止事态进一步恶化，最终初步确定缺陷存在。后经原设备生产厂家技术人员和山东省电科院技术人员分别对其进行复测，确认该母线存在局部放电信号。
为了进一步确定放电源位置，采用超声波时差定位法对信号源进行精确定位。现场测量位置2与位置3距离L为4.5米，根据时差定位公式，计算得出放电源距离位置2约1.5米。
2.2检修前期准备
检修人员将xx站110kV#4母线局部放电的重大隐患及时汇报变电检修室、运维检修部及调控指挥中心。xx供电公司领导高度重视，为防止110kV#4母线室内局部放电进一步发展为绝缘击穿，引发更大的设备事故，要求检修人员快速处置，并制定应急预案，超前进行风险分析，强化风险管控措施。
（1）检修方案制定：xx供电公司与xx设备公司厂家人员在停电检修前经充分讨论，制定了xx站110kV#4母线局部放电的检修方案及三大措施，检修方案详见附件1。
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（2）运行方式调整：调控中心将110kV#4母线负荷倒至110kV#5母线运行，110kV#4母线转热备用并做好停电检修准备。
2.3 缺陷处理过程
110kV #4母线停电操作前后，带电检测人员分别对已定好位置的放电源附近进行局放检测，便于进一步验证之前的定位。结果表明，110kV #4母线停电后，异常放电信号消失，缺陷定位准确。
检修人员将110kV#4母线气室内气体回收后，进行解体检查，并对导电杆及支撑绝缘子全面检查并拆卸。检查结果表明，母线导体及壳体内表面未发现有异常；A、B两相支撑绝缘子表面有浆状金属痕并伴有爬电痕迹，已与绝缘子融为一体，A、B相表面分别为直径约1cm和长约3cm的痕迹。
随后，对该母线气室内9只支撑绝缘子进行更换，恢复母线气室、抽真空、充气静置等一系列复原措施。静置24小时候后，对其进行SF6微水测试、交流耐压试验和局放检测，试验合格后恢复送电。
110kV#4母线投入运行后进行跟踪复测，放电信号消除，缺陷消除完毕。该母线为110kV某高铁站单电源供电，此次缺陷的及时发现和处理，成功避免了一起事故发生。
3.SF6微水带电检测技术应用
3.1GIS微水测试现状
目前国网xx公司在运GIS生产厂家主要有泰开、ABB、新东北、西开、平高等，各厂家设备型号和接口都不同，并且较多设备接口没有逆止阀；与此同时，微水测试仪厂家所提供的微水测试接口也都无非正常泄漏保护装置，为了安全起见，须将设备停电进行微量水分测试。
受停电计划和气候的影响，微水测试条件不满足技术规范要求，造成试验数据不准确，无法有效对设备状态做出评价，例如夏天高温高湿、冬天温度过低。此外，带电测微水时容易造成气体泄漏，或在测试完毕后设备接口内部顶针不能复位也会造成漏气，给试验人员和运行设备带来较大安全隐患。
3.2技术改进措施
充气（SF6）设备微量水分测试周期相对设备的检修周期要短，充气设备微量水分测试就只能结合设备大修、小修或临修将设备停电时进行微水测试，此种状况必将造成大量设备超试验周期而得不到预试。为了解决以往SF6微水测量时需要将设备停电问题，专门设计一种有保护措施的带电检测专用接口。
其特征在于它具有旋入可伸缩顶针连接杆（外部）6使其内部测试接口顶针3与测试设备接口顶针对接，设备内部气体流出经过快速接口过滤装置（过滤气体杂质）7进入试验仪器，开始测量，测量完毕后旋出可伸缩顶针连接杆（外部）6，测试接口顶针与设备接口顶针断开，气体关闭，由气体释放阀4检测外密封螺帽1内部是否还有气体外泄。当设备接口损坏或设备接口出现漏气时，气体释放阀4有少量气体外泄。这时试验人员可在不拆断外密封螺帽1的情况下设备继续带电运行。
3.3应用效果及技术推广
该成果实现了SF6充气设备微水带电检测，不但将单条线路停电测微水的时间由原来的1天缩短到了2个小时，还能不受停电计划影响，集中开展测试，避免了因气温过低、湿度过大导致试验数据不准确。试用结果表明，可减少断路器计划停运率3次/百台?年，多供电600万kwh，节约人工成本450人?天。2011年3月，该项成果获得山东电力科学技术一等奖，同年8月、11月分别获得发明型和实用新型专利各1项。
自此至今，xx公司全面推广进行带电检测测微水。2014年9月，对“SF6充气设备带电测试微水专用接口”的《技术规范》和《科技成果委托加工招标文件》进行编制，同年作为xx省职工创新16项技术推广应用之一在全省范围内推广使用。
4 结论
特高频、超声波局放检测灵敏度高、技术较为成熟，能够准确检测到GIS内部电气放电信号；SF6气体带电微水测试能检测到ppm级水分含量，准确反映出内部气体化学成分的变化。通过开展电气检测和化学检测二者相结合的方式，可以准确判断处GIS健康运行状况，为状态检修提供指导依据。
参考文献：
[1]《电气设备带电检测技术及故障分析》，张国光主编，中国电力出版社，2015年10月
[2]《电网设备状态检测技术应用》，国家电网公司运维检修部编，中国电力出版社，2015年11月
[3]《输变电设备状态检修试验规程》，国家电网公司企业标准，Q/GDW 1168-2013
论文作者:王春,郭富胜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/17
标签：设备论文; 母线论文; 气体论文; 测试论文; 接口论文; 顶针论文; 状态论文; 《电力设备》2016年第23期论文;