GIS設備局部放電監測系統的研究

蔡振宇

摘 要：氣體絕緣全封閉組合電器擁有很多的優點，并且受到了社會的廣泛關注和高度重視，被廣泛的應用到電力系統中去，其中電氣絕緣的效果對系統運行的穩定性和設備的安全性有著直接的影響。GIS設備局部放電是監測系統的重要手段之一，是檢測絕緣劣化的重要表現形式，同時也是促進絕緣劣化的主要原因?；谶@樣的認識，本文通過對GIS設備局部放電進行探究，并對GIS設備局部放電在線監測方法進行深入分析。

關鍵詞：GIS；設備局部放電；監測系統；分析探究

引言：氣體絕緣全封閉組合電器在我國電力系統中的應用非常廣泛，具有結構緊密、運行可靠性高、用地面積相對較小、運行維護較為簡單等優點。但是，在內部發生故障的時候，這些特點會在一定程度上增加處理的難度。特別是在GIS局部放電過程中，很容易破壞絕緣的結構，并且將SF6氣體進行分解，影響著內部電場的具體分布情況，最終導致設備絕緣結構被擊穿，產生非常嚴重的后果。所以，加大對GIS設備局部放電監測系統的研究是非常有必要的一項課題。

一、GIS設備局部放電的具體分析

GIS局部放電主要就是指GIS設備的局部絕緣被擊穿，但是并沒有對導體絕緣產生貫穿性導電通道的相關情況。GIS設備絕緣在受到強大的電場作用后會在部分范圍中產生放電現象，并且每一次都會對絕緣介質產生影響。較輕的局部放電會在一定程度上緩慢降低GIS設備絕緣的強度，而較強的局部放電則會迅速降低設備絕緣的強度，使絕緣發生損壞[1]。在每一次的放電過程中，加速電子和高能量電子會產生一定的沖擊并引起一系列的化學反應和物理反應，嚴重破壞設備絕緣分子的組成結構，使其長時間停電，同時還需要花費很高的檢修費用才能恢復正常，其所帶來的損失非常大。所以，為了有效降低GIS絕緣發生故障的效率，應該實時了解GIS設備的具體運行狀況，實現對GIS設備局部放電的在線監測。

通過具體的分析發現，因為GIS設備的具體制作方法和安裝條件存在的差異性，是形成GIS設備局部放電的重要原因，所以，在安裝的過程中要有效防止灰塵和其他異物進入母線筒，損傷內部的導體部分使其產生局部發電的現象，從而威脅GIS設備和監測系統的安全。GIS設備局部放電的在線監測系統，對GIS設備內部狀況可以進行有效監測，及時發現設備可能會出現的安全隱患，提前做好準備措施，保證系統運行的穩定性和安全性。

二、GIS設備產生局部放電的具體特征

GIS設備局部放電現象的產生很多時候都是由設備內部的缺陷而造成的，所以要想實現對設備局部放電的在線檢查，就要對設備產生局部放電的具體特征進行詳細的了解。首先，在帶導體附近發生的電暈放電會跟空氣中發生的電暈放電有一定的相似性，在設備施加電壓峰值而導致周圍發生局放脈沖過程中，根據施加電壓發生的變化情況，其局放脈沖量會呈現出一種線性的變化。其次，固體導體上的金屬突起放電與自由導電微粒在相位分布上有著明顯的差異；GIS設備內的金屬顆粒和碎屑所產生的效應是非常嚴重的[2]。最后，絕緣子存在的工藝瑕疵可以聚集其表面的電荷，有時甚至會在表面形成沿面放電，引發絕緣子的表層發生絕緣劣化和擊穿現象。

三、GIS設備局部放電在線監測方法

（一）化學檢測方法

采用化學檢測法是一種不容易受到電磁波干擾的在線監測方法，但是它在進行實驗時需要準備一定數量的分解物，才能有效滿足分析紅外譜圖和氣相色譜進行監測的需要。所以，這種方法不是很適合用來檢測自由微粒產生的局部放電和短脈沖放電。同時，GIS設備中所存在的各種化學劑，尤其是干燥劑和吸附劑等化學物質是導致檢查結果出現誤差的關鍵因素。此外，斷路器在進行開閉時所產生的電弧也會對檢測結果的精準性產生一定的影響。

（二）脈沖電流方法

運用脈沖電流法主要是通過對導體芯發生電壓變化的情況進行詳細的觀察，進而對設備發生局部放電的狀況進行探測，并且其運用的原理尤為簡單；并且設備表面的電極和電容實現相貼耦合狀態就可以完成，操作流程具有一定的便捷性。但是，在脈沖電流法的實際應用過程中，設備產生的噪音會非常大，無法對局部放電的現象進行有效的辨別，所以，脈沖電流法不是很適合大范圍的推廣和使用。

（三）特高頻檢測方法

特高頻檢測方法就是通過天線傳感器來對GIS設備局部放電時所產生的電磁波輻射進行檢測，詳細檢測設備局部放電的具體情況。由于電磁波產生的頻率相對較高，與其他檢測方法中所產生的各種電暈和電氣干擾也不易混合，同時，傳感器進行檢測的頻率范圍相對較大，具有較高的靈敏度，可以對設備局部放電的具體位置和故障類型等進行準確的識別[3]。與超聲波檢測方法相比，特高頻檢測方法進行有效檢測的范圍相對較廣，也不用設置多種不同的檢測點。因此，這種檢測方法是對GIS設備局部放電進行在線監測的最佳選擇，并且經過幾年來的發展其檢測水平得到了顯著的提高，被廣泛的應用到我國的電力系統中去，有效的提高了設備局部放電的監測效率，有利于促進我國電力系統的可持續健康發展。

結論：總而言之，氣體絕緣全封閉組合電器擁有很多的優點，并且受到了社會的廣泛關注和高度重視，被廣泛的應用到電力系統中去，其中電氣絕緣的效果對系統運行的穩定性和設備的安全性有著直接的影響。所以，要充分了解GIS設備局部放電的現象以及特點，掌握各種設備局部放電的在線監測方法，結合設備的實際情況選擇最佳的檢測方法，提升設備運行的可靠性和安全性，進而有效提升GIS設備運行的效率。

參考文獻

[1]周正，鄭建新，李貴珍，盧忠亮. 220kV GIS局部放電在線監測系統方案[J]. 冶金動力，2011，01：7-10.

[2]李月芹，蔣體浩，朱洪明. 基于GIS設備局部放電在線監測研究與應用[J]. 電子世界，2015，16：136-137+154.

[3]孫曙光，王景芹，陸儉國，俞慧忠，沈建位. GIS局部放電監測系統設計與實驗研究[J]. 電氣應用，2012，09：64-68.