GIS局部放電檢測(cè)
(1) 常規(guī)的測(cè)量方法
1) IEC60270標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法眾所周知的IEC60270標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法，也稱耦合電容法，是測(cè)量局部放電的最常用方法。該方法要獲得最大的靈敏度，測(cè)試系統(tǒng)必須良好屏蔽，且需要合適的電容相匹配，這在進(jìn)行單元測(cè)試時(shí)還可行，但對(duì)一個(gè)完整的GIS來(lái)說(shuō)很不方便，另外，它不能進(jìn)行局部放電定位且抗干擾能力差，不適宜現(xiàn)場(chǎng)使用。
2) 外被電極法
就是用貼于GIS外殼上的電容電極來(lái)耦合由于內(nèi)部放電而在導(dǎo)電芯上所引起的電壓變化。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)，但最小檢測(cè)量受地線影響。
3) 測(cè)量通過(guò)地線的電流
當(dāng)GIS內(nèi)部發(fā)生PD時(shí)，在接地線上有高頻微電流流過(guò)，因而可以在接地線上安裝高頻微電流傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是精心制作的傳感器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持很好的傳輸特性。由于GIS通常是多處接地，流過(guò)接地點(diǎn)的電流信號(hào)很小，加之接地處有時(shí)又不便安裝電流傳感器，給現(xiàn)場(chǎng)使用帶來(lái)不便；地線也會(huì)引入干擾。因此，實(shí)際中不宜采用在GIS外殼接地線上安裝高頻微電流傳感器感應(yīng)脈沖電流的方法來(lái)檢測(cè)PD信號(hào)。
4)在絕緣子內(nèi)預(yù)埋電極
可利用事先已經(jīng)埋在絕緣子里的電極作為探頭進(jìn)行內(nèi)部局部放電的測(cè)量。因?yàn)轭A(yù)先埋入的電極處于金屬容器內(nèi)，所以抗干擾性能好、靈敏度高。但必須在制造時(shí)設(shè)計(jì)預(yù)埋電極，而且必須考慮預(yù)埋電極對(duì)絕緣子絕緣性能的影響。
(2)超高頻法
常規(guī)的電氣測(cè)試方法用于GIS局部放電檢測(cè)時(shí)，或是干擾信號(hào)缺乏識(shí)別依據(jù)，或是影響GIS的正常運(yùn)行，或者兼而有之。于是，超高頻法應(yīng)運(yùn)而生，由于其突出優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)，許多國(guó)家就此開展了廣泛的研究，并取得了較滿意的結(jié)果。超高頻(ultra-high frequency，簡(jiǎn)稱UHF)法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。UHF法測(cè)量的頻率范圍300MHz-3GHz。隨著PD診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，UHF法在英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)進(jìn)行了部分理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，尤其是瑞士ABB高電壓技術(shù)公司在550kV的GIS試驗(yàn)裝置中對(duì)UHF法的適用性與靈敏度進(jìn)行了深入的研究，并與常規(guī)的脈沖電流法作了對(duì)比。結(jié)果表明UHF法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、能進(jìn)行局放源定位和識(shí)別絕緣缺陷類型等諸多優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)在近幾年才開展對(duì)GIS局部放電UHF法檢測(cè)研究，并已取得了初步成果，但還未見較為滿意的裝置投入現(xiàn)場(chǎng)使用。
UHF法的原理是利用裝設(shè)的天線傳感器接收由PD陡脈沖所激發(fā)并傳播的UHF電磁波來(lái)檢測(cè)PD信號(hào)。在GIS高氣壓的SF6氣體中，PD總是在很小的范圍內(nèi)發(fā)生，具有極快的放電時(shí)間特性，快速上升時(shí)沿的PD陡脈沖含有從低頻到到微波頻段的頻率成分；電力系統(tǒng)中的電暈放電脈沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、陡度較緩，其等值頻率一般在150MHz以下，同時(shí)在空氣中傳播時(shí)衰減很快。因此，當(dāng)GIS中發(fā)生PD時(shí)，可通過(guò)檢測(cè)其發(fā)出的電磁波中300-3000MHz信號(hào)來(lái)評(píng)價(jià)PD情況，從而避開常規(guī)電氣測(cè)試方法中難以避開的電暈放電等最大的干擾，以提高檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比。
GIS的同軸結(jié)構(gòu)對(duì)于電磁波的傳播可等同于一個(gè)良好的波導(dǎo)，信號(hào)在其內(nèi)部傳播時(shí)衰減很小。采用UHF法檢測(cè)GIS中PD信號(hào)的基礎(chǔ)是PD陡脈沖所激發(fā)的UHF電磁波在等效同軸波導(dǎo)中傳播時(shí)，不僅以橫向電磁波(TEM)形式傳播，而且還會(huì)建立橫電波(TE)和橫磁波(TM)。由于UHF電磁波可以從支撐GIS內(nèi)導(dǎo)體的盆式絕緣子處泄漏出來(lái)，因此，在此處用外置UHF天線可接收到泄漏出的電磁信號(hào)。
在GIS裝置上用多個(gè)UHF傳感器檢測(cè)接收到同一放電源產(chǎn)生的UHF信號(hào)時(shí)間差，然后根據(jù)這些時(shí)差和電磁波的傳播速度可進(jìn)行定位?；谶@一原理進(jìn)行GIS的PD定位法，所要測(cè)量的信號(hào)時(shí)差通常在納秒數(shù)量級(jí)，這不僅要求測(cè)量記錄設(shè)備具有很高的頻帶和采樣率，還要求被測(cè)信號(hào)本身具有很陡的起始沿，方能讀取納秒量級(jí)的信號(hào)起始時(shí)刻，UHF及以上頻段的信號(hào)正好滿足這一要求。因此，采用UHF法對(duì)PD源進(jìn)行定位的準(zhǔn)確度是其它方法所不及的。
UHF法的關(guān)鍵技術(shù)是研制高靈敏度的傳感器，其傳感方式有GIS內(nèi)置傳感和外置傳感兩類。內(nèi)置傳感器主要有圓盤傳感器、錐形傳感器等，具有比較高的傳感效率，同時(shí)，也有利于抗GIS體外的干擾。外置傳感器主要有屏蔽諧振環(huán)傳感器、雙螺旋傳感器、環(huán)型傳感器、縫隙傳感器、振子傳感器等，它們?cè)谛阅苌细饔袃?yōu)劣，使用上各有方便，國(guó)外研究的比較多的是內(nèi)置傳感方法，傳感器在GIS制造時(shí)就已經(jīng)安裝好。
針對(duì)GIS體內(nèi)傳感方法的局限，國(guó)內(nèi)外研究了GIS外置傳感的方法。GIS上通常有很多盆式絕緣子，置于連接法蘭之間，使連接法蘭之間存在絕緣縫隙，寬度在幾個(gè)厘米左右。GIS內(nèi)部的超高頻信號(hào)在經(jīng)過(guò)法蘭傳播時(shí)，可以通過(guò)該縫隙輻射到GIS體外。因此在GIS體外可以接收到這一信號(hào)，實(shí)現(xiàn)局部放電信號(hào)傳感化。GIS體外傳感方式，其檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立于GIS，檢測(cè)時(shí)不需打開GIS的任何部件，因此特別適合于已經(jīng)制造好的GIS。體外傳感方法的缺陷是泄漏輻射出來(lái)的電磁波信號(hào)較弱，而且會(huì)遇到相對(duì)大一些的空間電磁干擾。因此外置傳感比內(nèi)置傳感更復(fù)雜、更困難，目前，在工程應(yīng)用上較為滿意的還不多見，尤其是對(duì)外置傳感器的理論分析和計(jì)算報(bào)道較少。
UHF法的主要優(yōu)點(diǎn)有：抗低頻干擾能力強(qiáng)，能對(duì)PD源進(jìn)行定位，根據(jù)所測(cè)信號(hào)的頻譜及統(tǒng)計(jì)特征，可以區(qū)分不同的缺陷類型，同時(shí)，可進(jìn)行長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，靈敏度能滿足工程要求。特別適宜連續(xù)遠(yuǎn)距離在線監(jiān)測(cè)，因此，被認(rèn)為是GIS中PD在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中具有很好應(yīng)用前景的方法。
關(guān)注微信公眾號(hào)