550 kV GIS盆式绝缘子多气泡放电的测试与诊断

为了提高现场气体绝缘全封闭组合电器(GIS)绝缘缺陷的诊断能力,提升特高频(UHF)法在现场的检测经验,该文对一起550 kV GIS盆式绝缘子多气泡放电开展了详细的测试与诊断。首先在现场利用UHF法检测发现了550 kV GIS盆式绝缘子的异常信号,该信号呈气隙放电特征。对该盆式绝缘子更换返厂后开展了耐压、局部放电、雷电冲击、X射线探伤等试验,同时采用UHF法和脉冲电流法对盆式绝缘子局放信号进行检测,并对比了雷电冲击试验前后放电特性的变化。最后利用时差定位统计和多源放电分离方法开展了进一步的诊断分析。结果表明:该盆式绝缘子内部存在8个气泡,呈线性状分布,UHF和脉冲电流法两者信号幅值正相关;随着电压的升高,放电谱图逐渐由单气隙放电转为多气隙放电特征;在耐受雷电冲击后,盆式绝缘子的局部放电起始电压下降,熄灭电压不变,相同电压下UHF信号幅值与局放量变大;时差统计和多源分离表明,该盆式绝缘子UHF信号呈多源时差和聚类特征,与X射线结果一致。该文研究结果可为GIS UHF检测与诊断提供现场经验。     

GIS绝缘子局部放电高灵敏测量方法及应用

局部放电脉冲电流法是检测和研究气体绝缘开关设备(gasinsulatedswitchgear,GIS)绝缘子绝缘缺陷必不可少的试验方法,但近年来研究和实践发现,常规脉冲电流法对GIS绝缘子表面局部放电存在识别灵敏度不足的问题,亟需进一步提升脉冲电流法的局部放电识别灵敏度。为此,首先分析常规脉冲电流法局放识别灵敏度难以提升的原因,并针对其不足,提出脉冲电流分布测量法;其次,在实验室建立了灵敏度达0.02pC的126kV GIS绝缘子局部放电高灵敏综合测量系统,通过对比脉冲电流分布测量法、特高频法、光测法的测量结果,验证了脉冲电流分布测量法的局放识别灵敏度,并解释了GIS绝缘子表面微金属颗粒局部放电呈现偶发特性的原因;最后,将脉冲电流分布测量法应用在252kV绝缘子局放出厂试验中,局放识别灵敏度可达0.05pC。     

GIS盆式绝缘子均压环特高频接收特性研究

随着带屏蔽环式盆式绝缘子的大量应用以及设备尺寸的不断小型化,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电特高频法(ultra-high frequency method,UHF)传感器的使用受到了极大限制,局部放电UHF检测日渐困难。针对该问题,以盆式绝缘子均压环作为UHF天线,测试环形天线(盆式绝缘子均压环)接收特性与局部放电视在放电量、传感器位置、传感器接地方式等因素的关系,并比较分析了各种UHF传感器的频率响应特性。结论认为,GIS盆式绝缘子均压环具有良好的UHF接收性能,用其作为UHF天线进行GIS内局部放电测试是可行的。     

GIS盆式绝缘子内部气隙放电检测与诊断

针对一起550 kV GIS设备母线特高频局部放电异常的缺陷,根据现场带电检测对缺陷进行初步分析;其次结合局部放电重症监护系统的监测,判断该相母线内部存在间歇性绝缘缺陷放电;利用时差定位法对母线内部放电缺陷位置精准定位,通过设备返厂试验验证了现场检测与诊断的有效性,并进一步探讨盆式绝缘子出厂试验检测方法的可靠性。     

GIS中局部放电与超高频电磁波关系的仿真研究

GIS内部由于存在各种绝缘缺陷而发生局部放电时,会激发起数百MHz至数GHz的超高频(UHF)电磁波在GIS腔体内传播。笔者根据电磁波在同轴波导中的传播理论,运用有限差分时域(FDTD)算法,对局部放电脉冲波形与其激发UHF电磁波之间的关系进行了仿真分析。首先研究了局部放电量与电磁波电场强度的关系,指出在一定的局放脉冲电流变化率下局放量的变化对电磁波电场强度的影响较小;然后研究了局放脉冲电流变化率与电磁波电场强度的关系,指出在局放量一定时二者近似呈线性关系;最后研究了局放脉冲电流变化率对电磁波中高次模成分的影响,运用变异系数对高次模成分在电磁波中所占比例大小进行分析,指出高次模成分所占比例随局放脉冲电流变化率的增大而增大。     

UHF法在GIS局放现场检测中的故障识别

采用特高频(UHF)法分析了某变电站封闭式组合电器(GIS)典型局放异常信号图谱,初步判断某TV间隔接地刀闸气室下侧盆式绝缘子内部气隙放电,结合超声波、SF_6气体分析等检测方法确定了故障类型,最后采用其他局放检测仪器再次进行检测,验证了结论的正确性。通过检测结果对比,相较于超声波局放检测方法,UHF法具有较高灵敏度,尤其适用于绝缘类缺陷检测,在GIS现场带电检测中具有较高实用价值。     

某110 kV GIS盆式绝缘子局部放电检测与解体分析

对一起110 kV GIS盆式绝缘子局部放电的异常信号,综合利用特高频、超声波、气体成分分析以及GIS重症监护系统等多手段进行了检测和分析,并通过时差定位精确锁定了放电源位于隔离开关气室。结合特高频图谱特征以及放电源的定位位置,判断该气室盆式绝缘子附近存在绝缘类放电。经开罐检查,该气室内盆式绝缘子与隔离开关导电杆之间的胶合处存在烧蚀痕迹,胶合处的装配工艺不良使得该部位出现毛刺以及气隙,形成不均匀强电场导致局部放电。该起盆式绝缘子放电是一起较为典型的绝缘类放电案例,可以为今后类似异常情况的分析处理提供了借鉴与参考。     

500kV GIS内部局放检测及诊断分析

<正>应用AE法和UHF法诊断了一例500 k V GIS内部局部放电现象,介绍了诊断过程,详细介绍了局放信号源空间定位方法,现场检查结果表明定位的准确性。同时详细分析了此次局部放电发生的原因,对GIS局放在线监测装置设计、运行维护提出了建议。由于GIS制造工艺以及运输、现场装配等原因,实际GIS中不可避免存在绝缘缺陷,这类缺陷在运行电压作用下会产生局部放电,从而诱发绝     

亚纳秒脉冲用于智能GIS局放IED性能试验的可行性研究

气体绝缘金属封闭开关(GIS)以其占地面积小、可靠性高而在电力系统中得到了广泛的应用,但GIS长期运行过程中不可避免的会产生各种各样的内部绝缘缺陷,并伴随产生局部放电现象,甚至会引起系统故障,因此为保障系统可靠运行,对GIS进行局部放电在线监测具有重要意义。局部放电检测具有电学、声学、化学和光学等多种检测方法,其中电学测量手段主要有脉冲电流法和特高频检测法(ultra-high frequency,UHF)。UHF法测量局部放电辐射出来的电磁波的电场强度,而脉冲电流法测量局部放电引起的视在电荷。UHF法相较于脉冲电流法可提取信号中的特高频成分,具有灵敏度高,可带电监测,智能GIS局放IED(智能电子设备)采用UHF+IED的局放监测方法。文中研究了采用上升沿时间为253.75 ps、半高宽约为1.15 ns、最大峰值电压为532 V(0 dB)的亚纳秒脉冲进行智能GIS进行局放IED性能试验的可行性,结果表明:UHF传感器输出信号稳定;局放IED测量结果与亚纳秒脉冲峰值成正相关关系而非线性关系;当亚纳秒脉冲为30～50dB时,IED测量结果分散性较大;因此亚纳秒脉冲信号可用于进行智能GIS局放IED性能试验。     

GIS绝缘缺陷局部放电的联合检测研究

建立了GIS（Gas Insulator Switchgear气体绝缘体全封闭组合电器）局部放电模型,通过在GIS腔体盘式绝缘子上制作人工气泡模型,运用脉冲电流和气相色谱分析检测两种方法对GIS内局放进行了检测。获得了绝缘缺陷局部放电的分布图谱和局部放电时SF6气体分解组分。最后,通过曲线拟合研究了绝缘气泡缺陷下SF6放电各分解组分的变化规律。     

UHF传感器GIS局部放电检测特性的实验研究

文中搭建了252 k V GIS局部放电实验平台,采用内置式、外置式UHF传感器以及自主研制的利用盆式绝缘子内部均压屏蔽环的抽取式环形UHF传感器,实验研究不同传感器的频率响应特性和在高压导体金属尖端、悬浮电位、盆式绝缘子边遗留金属垫片和自由金属颗粒等4种典型绝缘缺陷下的检测特性,并探讨了不同电压下局放的发展规律。结果表明,内置式、外置式和抽取式环形UHF传感器的检测频段分别在1.5 GHz以下、500 MHz至1.5 GHz、1 GHz以下,且抽取式环形UHF传感器在400 MHz左右其灵敏度最高。不同绝缘缺陷的局放检测结果表明,按PRPD谱图和放电严重程度,高压导体金属尖端可分为负电晕主导、正负电晕并存、正电晕主导以及"兔耳状"阶段,认为尖端附近空间电荷在阶段转变过程中起主要作用;悬浮放电逐渐由"尖端放电阶段"转变至放电幅值、密度及相位对称的典型悬浮式放电;盆式绝缘子边遗留金属垫片将由初始类悬浮放电转变至临界闪络状态;自由金属颗粒则可分为"跳动"、"舞动"和"滑移"阶段,放电主要集中在过零点附近。高压导体金属尖端、悬浮电位和自由金属颗粒缺陷的检测灵敏度为内置式传感器最高,外置式传感器最低,而对于盆式绝缘子边遗留金属垫片缺陷则是抽取式环形UHF传感器的灵敏度最高。     

利用气体绝缘组合电器盆式绝缘子内部均压屏蔽环诊断局部放电研究

为发展气体绝缘组合电器(GIS)局部放电的检测与诊断方法,提出利用盆式绝缘子的内部均压屏蔽环作为诊断GIS局部放电的一种新型超高频(UHF)传感器。采用时域有限差分(FDTD)法仿真研究了局放UHF信号传播的主要波导模式和内部均压屏蔽环作为UHF传感器的频率响应特性,进而开展了该新型传感器诊断3种典型绝缘缺陷的试验研究,并与商用UHF传感器的检测特性进行了比较。仿真结果表明:模型GIS的横电磁(TEM)模式分量最大、TE11其次,高次波导模式的截止频率主要分布在250 MHz~1 GHz附近;在3 GHz范围内,均压屏蔽环的共振频率点比较丰富,140 MHz左右存在1个最大谐振点。试验结果表明:该新型传感器的灵敏度明显高于外置式传感器,略低于内置式传感器;高压尖端和悬浮电位缺陷的主要频谱分布1.5 GHz,与主要波导模式的截止频率仿真相符;均压屏蔽环UHF信号的最大共振频率约为115 MHz,与仿真值140 MHz相近。     

特高压GIS超薄型外置式特高频传感器的优化设计与应用研究

为实现特高压GIS设备盆式绝缘子浇筑口与支架窄缝隙处的UHF(特高频)带电检测,研制了一种蝶形贴片超薄型外置式UHF传感器。基于FDTD(时域有限差分法)建立了UHF传感器性能仿真模型,仿真研究了天线长度、张角、厚度等结构参数对天线性能的影响,开展了传感器的回波损耗参数和等效高度测试,并与商用外置式传感器进行了典型缺陷下局部放电检测灵敏度的实测对比,最后在特高压GIS进行了验证应用。结果表明,该传感器的检测灵敏度与商用传感器相当,可满足特高压GIS局部放电带电检测工作的要求。     

雷电冲击耐压过程中GIS局部放电特高频检测有效性研究

笔者对气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)在雷电冲击耐压过程中局部放电特高频检测有效性进行了试验研究。1号UHF传感器检测冲击电压发生器及其周围空间中的电磁波信号作为参考信号,2号UHF传感器检测GIS盆式绝缘子辐射出来的电磁波信号。通过对比两个传感器检测波形,可以明显分辨出干扰信号与GIS内部的局部放电信号。当GIS内部存在局部放电时,2号UHF传感器检测到的脉冲信号存在3个明显的脉冲族群,且各脉冲族群脉冲信号幅值、疏密及分布规律不同。局放信号出现在脉冲信号起始4μs之后,持续时间较长,约5μs左右。试验结果表明,采用UHF法进行雷电冲击耐压过程中的局部放电信号检测有效可靠。     

GIS盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷导致局部放电的发展过程

局部放电是气体绝缘组合电器（GIS）内部绝缘损坏的外在表现。为了研究GIS局部放电的发展规律,在220 kV GIS实验腔体中设置了人工盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷模型,采用阶梯升压法模拟了该缺陷下局部放电的不同发展阶段,以特高频法对各阶段局放信号进行了测量。基于测量结果,梳理了放电次数、平均放电幅值、总放电幅值、最大放电幅值等的变化规律,从而得出结论：盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷下局部放电可分为放电初始阶段、放电发展阶段和放电危险阶段,且各放电阶段可用放电特征量及放电散点图的变化来表征。     

带局放传感器的252kV盆式绝缘子的电场计算与分析

为检测气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内局部放电(以下简称局放)特高频信号,需在盆式绝缘子中嵌入局放传感器,以252 k V盆式绝缘子为研究对象,采用有限元分析计算软件对盆式绝缘子不同位置带局放传感器的绝缘性能进行分析计算,并与盆式绝缘子不带局放传感器的电场强度值进行了对比。计算结果表明,带局放传感器的盆式绝缘子可以有效降低其三交区电场强度,均匀母线内电场强度,与接地金属屏蔽环起到相同的作用。因此,252 k V盆式绝缘子嵌入局放传感器具有可行性。     

GIS局部放电特高频信号波形分析与特征参量提取

采用高采样率数字检测设备采集特高频(UHF)信号的波形,通过对UHF信号波形分析可实现多源放电分离。为此提出了一种局部放电UHF信号波形分析方法:采用高斯平滑滤波算法获得UHF信号的包络线,提取其上升时间、下降时间等特征参量;提取过零率参量用于表征UHF信号的振荡特性;利用数学形态学梯度方法表征累积能量函数的上升陡度,提取最大上升陡度参量。将提取的特征参量应用于气体绝缘组合电器(GIS)内混合缺陷的多源放电分离。在GIS内建立了尖端、自由微粒、悬浮电极及盆式绝缘子表面附着金属丝4种典型缺陷,并利用4种缺陷的UHF信号测试了特征参量的可分性;利用模糊最大似然法对特征参量进行聚类,实现了GIS内尖端悬浮及尖端沿面2组混合UHF信号的有效分离。结果表明,该波形分析方法表征了局部放电UHF信号的主要特征,提取的特征参量对GIS典型缺陷的UHF信号具有良好的可分性,并可有效分离混合缺陷产生的局部放电信号。     

GIS浇注孔传播内部局部放电UHF电磁波的特性

运行中的大多数气体绝缘关设备(gas insulated switchgear,GIS)上未安装内置式特高频(ultra-high-frequency,UHF)传感器,并且盆式绝缘子被金属环覆盖,因此,常规的检测方法无法检测其内部局部放电的UHF信号,检测金属环浇注孔处辐射出来的UHF信号成为实现GIS局部放电UHF检测的唯方法。在理论分析浇注孔对UHF电磁波的传播衰减特性的基础上,基于时域有限差分法(finitedifference-time-domain,FDTD)仿真了局部放电UHF信号在GIS中的传播过程,重点分析了浇注孔处的电场强度分布和频谱特性,并在GIS平台上进行了试验验证,取得了较好的致性。研究表明,浇注孔处UHF信号的电场强度主分量的方向平行于孔的窄边,其主要能量集中在0.7?2 GHz之间。此结论为改进UHF检测系统的性能提供了重要的指导方向和理论依据。     

GIS绝缘子缺陷导致的局部放电特征研究

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)局部放电检测对于保证其安全可靠运行具有重要的意义。为了研究GIS内绝缘子缺陷引起的局部放电,设计了绝缘子上典型绝缘缺陷模型,对其进行耐压试验,通过超高频法检测获得局放图谱。试验结果为GIS的故障检修提供了参考依据。     

一起252kV组合电器局放异常信号分析处理

特高频检测技术作为一种有效的局部放电检测技术,目前已在组合电器(GIS)检测中广泛应用。在带电检测过程中检测到一处252 k V GIS盆式绝缘子有特高频异常信号。对盆式绝缘子进行X光探伤检测,发现内部存在数厘米长度气孔,该结果与特高频法检测及定位结论相一致。对该盆式绝缘子进行工频耐压试验及脉冲电流法局部放电试验,却均满足出厂试验的要求,说明厂内传统的检测方法有其一定的局限性。针对这个情况,提出了增设盆式绝缘子出厂前特高频局部放电检测等建议,从而进一步提高盆式绝缘子的出厂质量。