摘要：某变电站GIS设备的特高频检测图谱和数值无无特征信号，但超声波检测有典型放电图谱，测试结果异常的现象，通过采用多种带电检测方法对超声波数据异常的部位进行了联合诊断。故障原因是由于母线支撑绝缘子螺栓松动造成悬浮电位。
关键词：GIS设备；超声波检测；特高频检测
1异常概况
2016年，某新建变电站中安装了GIS设备，在进行年度带电检测工作的过程中，发现母线气室超声波检测具有明显的异常信号，图谱具有明显的放电信号，经过分析对比，确认该信号为悬浮放电。结合设备的结构特点，可以初步判断信号源位于金属导体插接处的屏蔽罩位置，对设备安全运行构成威胁。
2故障原因检测分析
2.1特征气体组分检测分析
首先对气室中的SF6气体进行了成分分析，分析结果显示气体中存在少量的SO2，但不超标，且H2S的检测结果为0，因此可以确认该缺陷不涉及固体绝缘。
2.2超声波局部放电检测
对信号异常的母线气室表面进行超声波带电测试，并在罐体上每隔0.5m设置一个测试点，先通过信号幅值的大小确认缺陷的大致位置，并对信号最大的位置做标记，在标记点附近进行多点位测试，从而确定信号源的位置。现场的背景值和缺陷信号值如图1所示，在连续模式下，周期最大峰值为13.4mV，100Hz频率分量为0.5mV。与背景信号相比，超声波的测试数据存在明显异常。然后分析相位模式下的信号，一个周期中有两个集中信号，具有明显的100Hz相关性。在其他两个相对位置处测得的超声波信号与背景基本相同。
图1 超声波连续图谱、相位关系图谱
2.3特高频局放检测
在异常信号附近盆式绝缘子浇注孔位置进行特高频信号测试，信号图谱接近于背景信号，没有明显的放电特征，测试结果如图2所示。
图2 特高频局放测量谱图
2.4结构特征分析
针对超声波数据异常的部门，为了进行更好的分析，更具定位检测的标记点结果，使用X射线进行带电检测对气室内部的结构进行拍摄，尤其是屏蔽罩位置和导体插接部位应进行重点拍摄，因为这些部位均是采用螺栓进行紧固连接，长期运行过程中容易出现螺栓松动和脱落，拍摄结果如图3所示。
图3 母线筒内部结构X射线检测
3综合分析
3.1特高频信号分析
通常，放电过程中会伴随产生一定量的特高频信号，然而，本次检测过程中，在异常信号附近的盆式绝缘子浇筑孔位置却未检测到异常的特高频信号。经过认真分析，我们得出一个结论：浇筑孔过小，使得特高频信号无法传出，外置传感器无法采集到特高频电磁波信号。通常，我们将使用的特高频信号频率定义为300至1500 MHz，浇筑孔的直径需要在5-25cm方可保证特高频信号的传输，现场浇筑孔的直径为3cm，不满足测试条件，所以才会出现特高频信号测试结果正常的现象。
3.2超声波信号分析
超声连续模式和相位模式的特征分析表明，超声波信号的幅值相对稳定，并且具有显着的100 Hz相关性。检测图谱与DL/T1250-2013 《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》中给出的GIS悬浮电位图谱一致，因此，该超声异常信号判断为悬浮缺陷。对缺陷部位附近位置进行密集环绕测试，幅值结果基本一致，并且传感器带宽从100 kHz降低到50 kHz以进行检测，信号电平基本不变，从而判断该信号位于中心导体上。再结合X射线带电检测拍摄的该母线气室内部结构特性和上述分析，初步判断异常信号是由于母线导体插接部位的屏蔽罩松动或中心导体松动引起的悬浮放电。
3.3解体验证
设备长期运行的过程中，悬浮放电会对设备的安全运行构成较大威胁。GIS设备制造商首先对母线进行解体检查，主要检查支撑绝缘子和屏蔽罩。在检查过程中，发现气缸体内的三相导体屏蔽罩均没有发生松动并且处于正常工作状态。但是，如图4所示，缸体内的单相支撑绝缘子下部的两个螺丝不同程度地出现松动。厂家技术人员对这两个螺栓缺陷进行了紧固处理后，设备重新进行投运，再次进行超声波检测，未发现异常。
图4 母线筒解体内部结构情况示意图
4结论
随着智能变电站的快速建设，GIS设备由于其免维护、噪音小、占地面积小等多个优点在电力系统中被应用的越来越广泛。年度带电检测工作对于及时发现GIS设备内部潜在隐患具有重要的作用。本文通过对GIS设备带电检测过程中遇到的问题进行逐步分析和验证，最终确定了缺陷的信号来源和具体的缺陷部位，保障了GIS设备的安全运行。另外，针对该类缺陷，本文建议GIS生产厂家对可能由于振动或者电动力的作用而发生松动的螺栓采取加固处理措施，提升设备运行的可靠性。同时，我们建议GIS生产厂家将GIS盆子的浇筑孔直径的大小设计经过合理的计算和验证，以便特高频信号可以对外传播，提升设备制造的质量。
参考文献：
[1]张海，王琪，杨卫东.GIS超声波局部放电检测的研究与应用[C]//2009年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集.2009.
[2]谌牧晨，吴水锋，钟理鹏，等.一起330kVGIS超声波带电检测异常分析[J].湖南电力，2018，38（2）：68-70.
论文作者:柏博旭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：信号论文; 超声波论文; 异常论文; 设备论文; 母线论文; 图谱论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第24期论文;