局部放電監(jiān)測的背景及原理

• GIS局放檢測背景及意義 

GIS（氣體絕緣全封閉組合電器）利用 SF 6 氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、 PT、CT、避雷器、母線、進(jìn)出線套管、電纜終端等封閉的組裝在一起，該設(shè)備占地面積小，技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)工作量小，具有較高的安全可靠性；但加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場裝配等多種原因使得 GIS 不可避免地存在絕緣缺陷而影響其長期可靠性。絕緣缺陷主要包括：罐體內(nèi)部遺留的金屬顆粒、導(dǎo)電體上的毛刺、 接觸不良、固體絕緣中的空穴及裂縫、固體絕緣表面臟污等。這些缺陷通常比較微小和隱蔽，不足以導(dǎo)致在工頻耐壓試驗(yàn)時立即擊穿，但投入運(yùn)行后在正常運(yùn)行電壓作用下會發(fā)生局部放電，使缺陷逐漸擴(kuò)大，逐漸造成沿面閃絡(luò)甚至整個絕緣擊穿，從而對設(shè)備的安全運(yùn)行造成威脅。GIS 局部放電在線監(jiān)測能夠及時發(fā)現(xiàn) GIS 的絕緣缺陷，避免絕緣故障，提高 GIS 的安全運(yùn)行水平。基于 GIS 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，運(yùn)維人員可以將工作模式從“定期檢修”改為“缺陷運(yùn)維”，提高工作效率的同時，還可以降低因故障停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會影響。

• 局放產(chǎn)生原因及缺陷類型

局部放電是由于局部電場畸變、局部場強(qiáng)集中，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)局部范圍內(nèi)的場強(qiáng)大于絕緣擊穿電場強(qiáng)度而產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。 GIS 中有可能出現(xiàn)的主要絕緣缺陷，可以總結(jié)為以下幾個方面： 

（1）金屬尖端放電：金屬尖端包括導(dǎo)體和外殼內(nèi)表面上的金屬突起，金屬突起通常是在制造和安裝過程中因擦劃而導(dǎo)致的毛刺，在穩(wěn)定的工頻狀態(tài)下不引起擊穿，但在快速暫態(tài)過電壓的條件下很危險(xiǎn)。 

（2）自由顆粒放電：金屬微粒在制造、裝配和運(yùn)行中均有可能產(chǎn)生，它有積累電荷的能力，在交流電壓場的影響下能夠移動，在很大程度上運(yùn)動與放電的可能性是隨機(jī)的。 

（3）懸浮電位體放電：靜電屏蔽和其它浮動部件，由于某些部件松動或浮動產(chǎn)生的放電，通常易于檢測，放電趨向于反復(fù)。 

（4）絕緣件內(nèi)部氣隙放電：絕緣子在制造時或者由于應(yīng)力而形成的內(nèi)部空隙及裂縫，此外因環(huán)氧樹脂與金屬電極的收縮系數(shù)不同，長期熱脹冷縮也會形成氣泡或空隙。

（5）絕緣件沿面放電：絕緣子在制造安裝過程中引起的表面劃痕，沾附的導(dǎo)電顆粒或者實(shí)驗(yàn)閃絡(luò)引起的表面燒傷痕跡而導(dǎo)致的局部放電。

• 檢測原理

 GIS 設(shè)備中的 SF 6 氣體具有很高的絕緣強(qiáng)度，處于高氣壓 SF 6 氣體環(huán)境中的局部放電，脈沖波形的陡度及持續(xù)時間極短，一般為 ns 級，其頻譜可從低頻到數(shù)百 MHz 甚至 1 GHz 以上。研究認(rèn)為， GIS 設(shè)備中的放電脈沖波不僅以橫向電磁波（TEM 波）的形式傳播，而且還會以橫向電場波（TE 波）和橫向磁場波（TM 波）的方式傳播。對于 TE 波和 TM 波存在一個下限截止頻率，一般為幾百 MHz。當(dāng)信號頻率小于截止頻率時，其衰減很大。而信號頻率大于截止頻率時，信號傳播時的損失很小。由于 GIS 設(shè)備的金屬同軸結(jié)構(gòu)是一個良好的波導(dǎo)，局部放電產(chǎn)生的特高頻信號可以有效地、幾乎無衰減地沿著波導(dǎo)方向傳播。 UHF 檢測技術(shù)在 300-1500MHz 寬頻帶內(nèi)接收局部放電所產(chǎn)生的特高頻（UHF）電磁脈沖信號，通過 UHF 天線將電磁波信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)過經(jīng)過放大、濾波、檢波后，將信號數(shù)字化，經(jīng)過采集單元數(shù)據(jù)處理，生成 PRPS 圖譜數(shù)據(jù)。

GOM5010 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng) 

GOM5010GIS 局放在線監(jiān)測系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由特高頻傳感器、信號采集單元和監(jiān)控主機(jī)三部分組成。實(shí)現(xiàn)對 GIS 罐體中局部放電狀態(tài)的監(jiān)測、分析和診斷功能；并通過 IEC61850 通訊規(guī)約，把監(jiān)測數(shù)據(jù)接入到遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心并進(jìn)行綜合管理展示。 

GOM5010GIS局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的分布式結(jié)構(gòu)，主要包括：

（1）特高頻傳感器：將局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁波信號轉(zhuǎn)換為電信號。

（2）信號采集單元：檢測和處理特高頻傳感器接收到的信號，每個采集單元含有16個通道，可同時接入1-16個傳感器(含一個環(huán)境噪聲通道)。

（3）監(jiān)控主機(jī)：對多個信號采集單元的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行處理、診斷和展示，并通過IEC61850通訊規(guī)約，把診斷結(jié)果上傳。監(jiān)測主機(jī)還具備遠(yuǎn)程客戶端功能，可以遠(yuǎn)程查看站端各個監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時PRPS圖譜。