GIS运行环境下超声局放测量

使用GIS局部放电测试仪大量普查结果证明GIS在运行环境下存在局部放电的机率远高于设备安装及扩建时的机率。普查中发现的缺陷均是因悬浮放电造成的，可见悬浮屏蔽类型缺陷在GIS设备故障中占比重相当高。现将GIS中典型悬浮屏蔽缺陷局部放电的超声波信号检测、故障定位、故障诊断过程做详细分析，并通过对GIS设备解体检查来验证试验数据分析判断及定位的准确性。以下为某实际案例：
    
在对某110kV变电站开展巡视过程中，发现101高压断路器在运行中声音增大，随后进行超声波测试：GIS背景噪声为2mV，放大器40dB，测量带宽为10-100kHz。采用基于信号幅值变化法进行超声波法定位：首先将传感器接近于初估声源处(101开关A相机构连杆处)测量数据为约500mV；然后将传感器位置至于在A相下法兰处，采集到的超声信号幅值接近750mV，当传感器至于A相其他位置时均比法兰处信号幅值低。测量B相相同位置的超声信号幅值为15mV，再测量C相相同位置的超声信号幅值为6mV。可见当传感器位置越偏离A相法兰处，采集到的信号水平越微弱，可定位故障存在于101开关A相法兰处。记录该处在连续模式和相位模式下检测到的超声波局放信号数据如图1和图2所示。

                    图1 连续模式下局放信号                                                       图2 相位模式下局放信号  
我们主要从以下6个方而进行现场超声波信号进行分析：①信号在连续模式下幅值：从图1可以看出，局放信号的有效值达到120mV，峰值接近720mV，峰值因数为6。其有效值和峰值明显增大，说明内部存在较大的放电；② 50Hz和100Hz信号调制相关性：信号与100Hz相关性强烈，与50Hz相关性较弱，Vf2/Vf1≈2，放电信号主要表现为倍工频周期信号，说明在高压作用下某处因松动、开路等产生震动信号，存在悬浮故障；③相位模式信号：一个周期内会有两簇较集中的信号聚集点，工频信号正负半周均能检测到放电信号；从幅值与相位的关系分析，放电脉冲点阵主要集中分布在接近峰值的相位上，说明内部存在由于松动或接触不良形成的祸合电容引起悬浮电位，当电压超过电容的耐压值时发生大规模放电；④滤波器的频段相应情况：选用50kHz时，采集信号数值略有下降，与100kHz时相比较，其幅值变化不大。超声波信号在不同介质中传播特性是在带电导体、金属外壳上由于介质吸收效应导致高频信号衰减较小，在环氧树脂绝缘中对信号有高吸收性。因此测的信号高频分量衰减不大，说明放电位置靠近导电体；⑤测试点的分布情况：放电衰减范围分布而积较大，也符合导电体放电的传播特征；⑥放电现象是间歇式的，约间隔20-50s，放电持续30-90s左右。综上所述，可确定101开关A相法兰处内部存在松动或开路放电现象。

经停电解体检修，发现断路器上部瓷套法兰内部CT引线绝缘均压环松动，均压环形成沟槽且绝缘部位已经存在严重电蚀磨损如图3图4所示。

                                                        图3 导管电蚀严重                                                                                                                                    

                                              图4 导管均压环悬浮放电形成的沟槽
正是由于CT引线均压环松动，与引线导杆耦合出一个电容，导致容性放电。更换均压环后，跟踪测试均无异常。

该案例验证了根据超声信号幅值增减变化可很好地对放电点定位，并且根据超声波局放信号特征进行数据分析、故障定位及故障类型判断的正确性。实践证明超声波法局放检测是诊断GIS绝缘状况的有效手段。