摘要：GIS的绝缘包含有SF6气体、绝缘杆、盆式绝缘子等。文章通过对一起发现GIS局部放电的实例，介绍对此缺陷进行的深层次试验与分析，介绍针对性的多种试验方法，确定GIS绝缘问题所在为盆式绝缘子，并确定缺陷类型、缺陷位置及缺陷严重情况等缺陷详情。对GIS的局部放电分析有一定指导意义。
关键词：GIS；局部放电；试验；盆式绝缘子
引言：GIS设备由于占地面积小、运行可靠、维护周期长等，在电力系统内广泛运用，在运行维护过程中，通常会测试出局部放电信号，局部放电是GIS早期绝缘缺陷的重要表征,能够预测及诊断设备早期故障[1]，发现有局部放电，进行进一步的诊断很有必要。
1、局部放电的发现及定位
1.1发现局部放电
2018年7月4日，对某220kV 变电站GIS设备进行局部放电测试，采用常用的超声波（AE）和特高频(UHF)两种局部放电测试方法[2-3]，在110kV GIS区域检测到异常特高频信号，超声波信号未见异常，初步推断局放信号源位于110kV某线路Ⅱ号母线侧1052刀闸气室内，初步判断为气隙或悬浮放电。
该线路接线图如图1所示：
图1 110kV某线路线接线图
测试时，Ⅰ号母线及Ⅱ号母线均带电，1051刀闸断开，1052刀闸、105开关、1053刀闸闭合，10517、10537、10538地刀拉开，即该线路挂110kVⅡ号母线运行，通过监控机查看运行负荷情况，该线路及母线电压电流正常。
局部放电测试具体数据如下:
（1）采用特高频方法对该线路1052刀闸气室进行局放测试，测试数据如图2所示。
图2 UHF PRPS&PRPD图谱/UHF 周期图谱
由图2可知，特高频PRPS&PRPD图谱工频周期内具有单簇脉冲信号，最大幅值66dB，相位分布较窄，打点位置集中在上方，大信号强，而小信号零散，同时具备绝缘放电和悬浮放电特征[4]。
（2）超声波检测
采用超声波检测方法对该线路1052刀闸气室进行局放测试，测试数据如图3所示：
图3 AE幅值图谱
由图3可知，该线路1052刀闸气室超声信号弱，未检测到异常超声信号。
综合判断该线路1052刀闸气室特高频异常信号与超声信号，仅可以初步推断存在有高频放电以及大致放电类型，缺陷信息太少且缺陷位置模糊，需进一步进行特征分析及局部放电定位。
1.2 局部放电定位
（1）定位步骤1
图4 UHF传感器布置图/示波器波形图谱
现场共布置3个特高频传感器，布点位置如图4所示，传感器分别布置于一段Ⅱ号母线气室两侧盆式绝缘子以及1052刀闸与Ⅱ号母线间的盆式绝缘子上，由示波器图谱可知，绿色红色传感器时差为6.76ns，绿色黄色传感器时差为8.82ns。绿色红色传感器实际距离2m，绿色黄色传感器实际距离2.7m。由此可判断局放信号源靠近于绿色传感器，即靠近1052刀闸与Ⅱ号母线间的盆式绝缘子，可能存在于1052刀闸气室或者1052刀闸气室附近的Ⅱ号母线气室。
（2）定位步骤2
图5 示波器波形图谱
UHF传感器布置如图5所示，传感器分别布置于1052刀闸与Ⅱ号母线间的盆式绝缘子上以及1052刀闸与1051刀闸间的盆式绝缘子上，由示波器图谱可知，黄色传感器超前红色传感器250ps，超前绿色传感器1.8ns，判断局放信号源位于110kV1052刀闸气室。
（3）定位步骤3
图6 UHF传感器布置图/示波器波形图
UHF传感器布置如图6所示，两个特高频传感器布置于1052刀闸与Ⅱ号母线间的盆式绝缘子上，分别位于左右两侧，由示波器图谱可知，黄色传感器超前绿色传感器760ps，故此判断局放信号位于110kV1052刀闸气室内偏右侧部位。
综上，经定位判断局放信号源位于1052刀闸气室，具有气隙放电特征，最大幅值1.144V，局部放电信号源位置如图7圆圈标示所示：
图7 局部放电信号源位置
2、SF6气体测试
2.1 SF6气体进行湿度及现场分解物测试
发现有局部放电信号后，怀疑局部放电能量使SF6气体分解[5]，立即对SF6气体进行湿度及现场分解物测试，并与上次测试数据相比，数据如表1：
表1 1052刀闸气室SF6气体湿度及现场分解物测试
可以看出数据正常，SF6气体湿度及现场分解物未见异常，且与上次数据相比，无明显变化。
分析原因是放电能量太小或者放电能量不直接作用于SF6气体，那么更进一步推断是绝缘件内部气隙放电，为了证实这种推断，立即取气进行SF6气体实验室分解物测试。
2.2 SF6气体实验室分解物测试
取1052刀闸气室的气体，为增加数据的有效性以及说服力，同时取未发现局部放电信号的110kV其他气室气体作为对比，进行SF6气体实验室分解物测试，数据如表2：
表2 SF6气体实验室分解物测试
1052刀闸气室样品中CF4组分含量显著高于110kVⅡ号母线气室、1042刀闸气室，但未见硫化物组分明显异常，CF4是绝缘材料分解的主要成分[5]，怀疑该设备盆式绝缘子或者绝缘杆存在缺陷，而根据局部放电测试的结果，具有气隙放电的特征，推断1052刀闸气室与Ⅱ号母线气室的盆式绝缘子或该盆式绝缘子上的绝缘杆存在有气隙，在局部放电下释放出CF4。
3、绝缘件返厂检查
3.1 试验过程及数据
为了准确找出缺陷所在位置及严重情况，对该110kVGIS故障线路间隔解体、大修后，并将1052气室相关的绝缘件返厂检查，绝缘件如下表：
表3 返厂检查绝缘件
对上述绝缘件进行耐压试验、局部放电测试及X光射线试验，试验按本企业技术规范书进行：
工频耐压：工件应承受245kV（有效值）5min， 工件表面无闪络现象。
局部放电测试：按下列曲线图检测局部放电
结果如下：
（1） X光射线试验
对每个绝缘件进行X光射线试验，1052刀闸与1051刀闸之间盆式绝缘子以及三根绝缘杆未见异常，1052刀闸与Ⅱ号母线之间盆式绝缘子（编号：107612M501T）X光射线试验发现A相导体向B相方向有2个气孔存在，如图8：
（2）工频耐压试验
对于盆式绝缘子，采用逐相加压、另两相接地的方式，绝缘杆单根进行试验，在245kV电压下试验5分钟，绝缘件均未见异常，所有绝缘件耐压试验通过。
图8 1052刀闸与Ⅱ号母线之间盆式绝缘子X光射线图
局部放电测试
局部放电测试采用脉冲电流法，加压方法同耐压试验，即对于盆式绝缘子，采用逐相加压、另两相接地的方式，绝缘杆单根进行试验，试验数据如表5：
表5 绝缘件局部放电测试数据
可见1052刀闸与Ⅱ号母线之间盆式绝缘子（编号：107612M501T）三相局部放电都不合格，其中A相最为严重，取最严重的A相图谱，图谱如下：
图9 局部放电背景谱图
图10 109kV下局部放电图谱
图11 87kV下局部放电图谱
图12 80kV下局部放电图谱
3.2结论
综合以上试验，从局部放电测试来看，可以看出1052刀闸与Ⅱ号母线之间盆式绝缘子局部放电不合格，其中A相局部放电信号最大，由示波器上图谱来看，局部放电信号基本出现在第一及第三象限，符合绝缘内部气隙放电的特征，且局部放电信号较大，109kV、87kV、80kV电压下的局部放电量均超过300pC，说明缺陷位置在A相附近，与X射线试验结果相符，坐实在A相附近存在有气隙。至于该气隙对设备的影响程度，从工频耐压试验来看，该110kV设备还能通过245kV的耐压试验，可见局部放电虽较为严重，但在短期内不会直接影响设备运行，可是作为一颗不定时炸弹，本着预防为主的思想，我们已进行大修，保障设备健康度。
4、结语
通过发现GIS设备发现局部放电的实例，经过系列分析与试验，发现盆式绝缘子存在有气隙放电，在局部放电缺陷发展扩大前，找出原因并处理，避免电力事故事件的发生。通过对110kVGIS设备绝缘缺陷的实例分析，验证局部放电测试、SF6气体测试、工频耐压试验、X光射线试验对发现GIS设备故障的有效性与全面性，使本单位的设备运行维护积累经验，对今后类似问题的分析与处理有指导意义。
参考文献
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论文作者:陈翔
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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