搜索
第六章GIS检测与诊断第一节GIS绝缘结构特性第二节GIS预防性试验技术第三节GIs在线检测与诊断技术第一节GIS绝缘结构特性GIS内部包括母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、各种开关及套管等，内部结构如图6-1所示。GIS有单相封闭式和三相封闭式两种不同结构，三相封闭式比单相封闭式的总体尺寸小、部件少、安装周期短，但额定电压高时220kV级除断路器以外的其他元件采用三相封闭式结构，对330kv及以上等级则一般采用单相封闭式结构。GIS中电力设备应密封良好，设备密封不良SF6分解的有毒气体会从设备中逸出，这时如无适当的通风，则由于其比重大会充满管沟或密闭小室而使工作人员窒息。用SF6气体作绝缘的电力设备的耐压值，除了与气体及极间距离有关外，还明显地受到电极材料、电极表面粗糙度、电极面积和导电微粒污染等因素的影响，另外固体支撑绝缘子也会引起气体中局部电场的畸变，使SF6气体的放电特性发生变化。第二节GIS预防性试验技术一、GIS内绝缘气体的湿度和气体泄漏试验1、SF6湿度检测SF6及其混合气体中的水分(特别是在GIS中绝缘部件上凝露时)会使气体绝缘设备的绝缘强度大为降低。此外，气体中的水分还参与电弧作用下的分解反应，生成许多有害的物质，这些电弧副产物的形成不但造成设备内部某些结构材料的腐蚀、老化，而且在设备有气体泄漏点时或在设备解体维修时可能对工作人员的健康产生影响。测定GIS中SF6水分，应严格执行操作程序，保证每次取样过程、测量操作方式基本一致，对同一台设备坚持用同一微水测定仪测试，更容易掌握SF6气体中含水量的变化，以提高实测数据的可比性。大修后运行中断路器灭弧室气室150300其他气室250500SF6气体湿度的测量采用微水测定仪，《规程》规定SF6气体中水分含量见表6-2。表6-2SF6气体水分含量标准（ppm,V/V)在一年之中气体中水分含量随气温升高而升高，所以测试宜在夏天进行，以获得SF6绝缘设备中水分含量的最大值。2、SF6气体泄漏检测GIS中SF6气体易漏部位主要包括：各检漏口、焊缝、SF6气体充气嘴、法兰连接面、压力表连接管、滑动密封底座、操动机构、导电杆与环氧树脂密封处。检漏仪虽多种多样，但通常都由探头、探测器和泵体三部分组成。图6-2给出了一种典型SF6气体检漏仪的工作原理。当探侧器中水银灯电源合上，一定波长的紫外线通过阳极网照射在光阴极上，产生光电子，当待测气体进入阴、阳极板之间时，气体中的O2和SF6被其间产生的光电子结合成O2-和SF6-的形式，这些离子按照各自的速度移动，从而在两极板之间产生电磁场。因为O2-和SF6-的移动速度不同，引起载流子流量的变化，从而可通过测试电阻检测出SF6的含量。对于大型GIS进行定量探测，通常是通过设备制造中预留的检漏口挂瓶检漏，采集一定时间的SF6气体，再去测量气体浓度，计算漏气率。对于小型GIS设备也有采取整体扣罩法，将设备整体都罩住，一定时间后用检漏仪测定罩内的SF6气体的浓度。《规程》规定，GIS设备年漏气率不大于1％。二、GIS中电力设备的其他绝缘检测GIS中主要电力设备有：断路器、并联电容器、电流/电压互感器、避雷器等。避雷器：测量运行电压下的全电流、阻性电流或功率损耗，测量值与初始值比较应无明显变化，当阻性电流增加一倍时，应停电检查。测量时，应记录环境温度、相对湿度和运行电压。测量应在瓷套表面干燥时进行。必要时在环境温度5—35℃下，测量每节避雷器在工频参考电流下的工频参考电压。整相避雷器有一节不合格，应更换该节避雷器，或整相更换。三、GIS现场耐压试验现场耐压试验的目的是检查总体装配的绝缘性能，防止投运时出现绝缘故障，也就是为了消除运输和安装中可能造成的导致内部故障的意外因素，因此只要求其试验电压值不低于工厂试验电压的80％。现场耐压试验应在设备完全安装好、并充以额定密度气体的情况下进行。现场试验电压值为：(1)交流电压试验不低于出厂电压的80％，耐压1min。(2)雷电冲击和操作冲击试验时，分别不低于工厂中相应试验电压的80％。正、负极性各施加三次试验电压，且在进行冲击耐压前应先使试品承受5min的最高工作电压（中性点接地系统为Um/,中性点非有效接地系统为Um）。对于220kV及以下的GIS工厂中不做操作冲击电压试验，这种情况下现场操作冲击耐压值取为现场雷电冲击试验电压的80％。3第三节GIS在线检测与诊断技术目前，GIS绝缘在线检测与诊断最有效的方法就是局部放电检测。局部放电测试已列入GIS型式试验、例行试验和现场试验项目之中。一、局部放电电量在线检测：对GIS进行局部放电电量检测，可以进行早期故障诊断，判断GIS的绝缘状态。目前较常用的方法有以下几种：1.外部电极法：该系统可采用脉冲鉴别法以区分外来干扰及内部局部放电。由于采用了一对外部电极，因而可以将脉冲的相位关系等信息显示出来，在此基础上有可能分出哪个气室发生了局部放电。2．接地线电磁耦合法当GIS内部发生局部放电时，GIS外壳接地线中流过的电流除工频分量外、还有高频脉冲，可通过铁磁线圈耦合进行测量。3．绝缘子中预埋电极法利用事先已埋在绝缘子里的电极作为探测传感器进行内部局部放电的测量，可测量处于400kHz左右频率的衰减波的振幅。4．超高频检测法近年来发展的超高频局部放电检测法，是一种采用超高频率信号进行局部放电检测的方法。该方法是在GIS壳内预置一种薄膜电容器，电容量约数千皮法，在GIS壳外通过阻抗匹配器采集信号，测量仪器全部置于壳外。其检测原理和等值电路如图6—6所示.图6-6超高频局部放电检测原理二、局部放电非电量在线检测1．机械振动检测法由于GIS内部局部放电使金属容器壁产生振动，故用超声波也可以测局部放电。对GIS中局部放电引起的振动可采用微音器、超声探头或振动加速度计进行测量。由于局部放电引起的GIS密封外壳的振动很小，所以必须提高检测的灵敏度和抗干扰技术，测量机械振动波的最大优点是易于定位，只要按顺序移动仪器的探头，便可准确地找出故障点。2．气体检测法当GIS内部发生故障放电时，局部放电形成的高温将产生金属蒸气，会引起SF6气体产生分解，生成化学性质很活泼的气体。用化学分析法对这些被分解的气体进行检查，测量H+或F-离子含量，就可推断SF6的分解情况，测出GIS内部发生的局部放电。利用气体检测器进行酸度测量十分灵敏、方便。图6-9给出了一种简易的气体分解物检测仪。图6-7气体分解物检测仪结构示意图3．光学检测法由于局部放电伴随着光辐射，若在GIS内部安装光传感器，就可以利用局部放电光特性进行检测。如图6-10为光学检测器原理框图，包括高灵敏度的传感器和控制单元。传感器由装在屏蔽电磁、光的铁壳中的光倍增管和信号处理回路组成，传感器装在金属外壳的窗口上，以便检测GIS内部的局部放电，测量到的信号通过电缆送到控制单元，其信号按黑体电流和距离进行校正，并显示出来。使用这种方法时，为了使传感器安放在外壳内，需要在密封外壳上开窗，同时为了消除观察死角，应采用多个传感器。这种方法的优点是不会受到背景干扰的影响。