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GIS局部放电在线监测技术

发布时间:2020-09-23 06:30:24人气:

在最初的时候,GlS设备的使用量较少,认为GlS设备属于免维护设备,所以GlS故障的监测技术相对落后,如果发生故障则需要投入大量的人力物力和时间进行故障检修。

因此,为了预防GIS设备出现局部放电故障,完善和加强对GIS设备运行的监测显得尤为重要,所以急迫需要用一种能有效评估GIS设备内部绝缘状况的方法来分析判断以达到发现设备内部存在的安全隐患的目的。许多专家学者对此提出了许多方法,其中GIS局部放电在线监测技术是一种较高效的方法,可以用其检测GIS设备的内部绝缘情况,实现GIS设备的可控和在控。

GIS局部放电在线监测的方法主要有以下几种:


(1)超声波检测法

GIS发生局部放电时,会产生包含横波、纵波和表面波的超声波脉冲。这些超声波脉冲中只有纵波能在SF6气体中传播而且衰减快。而纵波和横波都能在固体(包括带电导体、金属壳体和绝缘子等)中传播,并且横波在固体中传播的衰减微小。因为超声波的方向较强以及波长较短,造成超声波的能量比较集中。因此可以使用压电式加速度计检测超声波在设备外壁释放能量产生的震动,或者使用超声波探头检测四面传播的球面波形式的超声波信号,就可以有效检测GIS设备内部局部放电状况。超声波检测法一般都会采用外部测量装置。在检测的过程中与GIS设备的电气回路无直接联系,不会影响GIS设备本体的工作。但易受外界干扰严重,而且检测过程中声信号衰减很严重,容易混淆,且检测针对性较强,某些缺陷无法检测。超声局放测试仪如图所示。
GHPD-011超声波局部放电巡检仪
GHPD-011超声波局部放电测试仪

(2)红外检测法

红外测量利用红外热像仪的热成像原理实现热点测量。在GIS变电设备的状态在线监测工作中利用红外热像仪对GIS设备的各部位、包括内壁外腔、外部接头和冷却装置控制柜内元件的运行温度进行时间规律且针对性的监测。红外检测法就是利用局部放电会造成局部温度骤升的特点来进行检测。因为SF6对红外光有强烈的吸收作用,所以红外检测难以穿越SF6气体,达到检测设备内部缺陷的目的,故当其内部产生热故障时,难以依靠红外检测方法这种单一手段进行诊断。所以红外检测法一般用于定期巡检。

(3)化学检测法

当GIS设备内部发生局部放电时,SF6气体可能生成SF4,SO2,SOF2,SO2F2等有毒气体和一些其他无毒成份,化学检测法的原理就是通过化学手段检测生成物质的浓度和组份,经过对比分析就能判断是否发生局部放电。化学检测法的优点是检测结果不受外界电磁干扰的影响。缺点是虽然国内外己经有很多研究关于分解生成气体与局部放电的关系,但现在还不能明确证明SF6气体组分与局部放电类型的关系,换言之,目前的研究仍无法利用化学检测法准确判断局放类型。


(4)光学检测法

因为光电倍增器的性能非常强大,甚至能检测单个光子的发射,所以在目前的检测技术中局部放电的光辐射检测可能是最灵敏的局部放电检测手段。光辐射主要集中在紫外带(UV),因为GIS设备内部的SF6会吸收大量的光,所以检测时需要缩短检测距离并使用石英透镜。光学检测法对于己知的放电点检测非常有效,但对于检测未知的放电源的检测效果就大打折扣。这种方法还有一个缺点就是检测设备要安装在GIS内部,所以不适合在线监测的应用。

(5)常规电气检测法(脉冲电流法)

1981年,IEC正式提出了脉冲电流法这种局部放电检测方法,并迅速被广泛采用。对于整个外部电路而言,GIS设备能看作一个有电荷损耗的集中电容,因此安装在设备外部的耦合电容传感器就能检测到发生局部放电时的放电电量,脉冲电流法得优点是能在非常宽的频率范围(40kHz-1MHz)里保持良好的传输特性,有较高的灵敏度。缺点为容易受到外界电磁干扰,需屏蔽检测,无法检测GIS整体,所以不适合用于GIS局部放电在线监测。其原理如图所示。
脉冲电流法原理示意图
脉冲电流法原理示意图

(6)基于UHF的局放在线监测技术

在各种在线监测局部放电的方法中,基于超高频(Ultra High Frequency,UHF)GIS局部放电在线监测技术以其高灵敏度、监测范围较大、抗干扰能力较强、可识别故障类型及进行故障定位等优点,更适合局部放电在线监测,因此快速成为现代局部放电在线监测的研究热点。

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