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摘要：GIS组合电器的现场局部放电试验也越来越受到重视。本文首先对GIS组合电器耐压试验做了说明，然后列举了GIS组合电器耐压试验，最后详细阐述了GIS组合电器耐压试验中局部放电故障原因及特征。
关键词：GIS组合电器；耐压试验；局部放电；自由金属颗粒
一、GIS组合电器耐压试验
GIS组合电器耐压及局部放电检测试验系统由控制台、自耦调压器、滤波器、并联补偿电抗器、电压器试验变压器以及快速保护装置等组成。系统与待试验的GIS组合电器用连接筒联结。其试验连接图如图1所示。
图1GIS组合电器耐压试验连接图
系统额定输入采用380V/50Hz的工频交流电，经过调压器变为0～380V的可调电压送入滤波器滤波，再被送入试验变压器的低压端，控制台经过对采集到的数据进行处理后发升压指令对试验变压器升压至110kV（按试验需求确定电压值，最高可升至600kV）。试验变压器低压侧并联电抗器降低对电网侧的无功需求。快速保护装置用于系统在出现放电、过压等情况时保护整个试验系统。局部放电测试仪的定位是利用高频电磁波信号在传播过程中的衰减，比较各个传感器所检测到的信号的大小，信号最大的传感器位置即为靠近放电源的位置。
试验要求高压引线应尽可能短，引线表面毛无刺并保证试验接线牢固可靠，不可将高压输出线接到均压环上，非升压相接地应可靠，避免接地不良产生悬浮电位放电等等。
二、GIS组合电器故障的检测方法
目前，有关局部放电检测的方法有：电测法、非电测法。电测法又包括：超声波检测方法、脉冲电流检测方法(ERA)、高频检测方法(HF)、甚高频检测方法(VHF)、超高频检测方法(UHF)。而非电测法有：光测法、声测法、化学法，在这些非电测法中，声测法由于检测时所用声学传感器不同被分为超声波法及震动法。在电测法中，超声波检测方法、脉冲电流检测方法及超高频检测方法是目前最常用的检测方法。
（一）超声波检测方法
超声波检测方法可以在GIS外壳上直接安装传感器，不必在GIS内提前装置，同时还可以沿着GIS移动手持传感器，逐点查找出现故障的部位。这种检测方法和超高频检测方法比较，对传感器要求明显降低，方便了工作人员进行设备管理维护。另外，超声波检测法预防外部干扰的能力较强，直接通过触发方式、触发阈值、信号频带的设置进行性能提升。
（二）脉冲电流检测方法
脉冲电流检测方法作为IEC270中推荐的一种传统检测方法，虽然可以对局部的放电水平进行定量性检测，但却没有局部放电现场的抗干扰能力，所以这种检测方法通常适用于局部放电测量的实验室检测中。
（三）超高频检测方法
超高频检测方法中系统频率控制在为0.3～3GHz以内，而通常外部电晕频率小于200MHz，因此应用超高频检测方法对局部放电进行测量，不会受到电晕放电的影响。这种方法检测的信号通常是应用外置的传感器或者是内置的传感器来进行采集，所以必须对传感器可靠性能进行提升，才能有效地对局部放电进行超高频检测。
（四）常用检测方法的对比分析
通过几种常用检测方法相比较，超高频检测方法，必须预设带有测量精准度的内置传感器在设备中，这种方法仅适合需要连续长期进行检测的设备。脉冲电流检测方法虽有较高灵敏度，但是只适用于实验室测量中。而超声波检测方法，在对绝缘故障中自由移动且比率最大的颗粒进行检测时，与其他检测方法相比具有较高灵敏度，并且这种检测方法应用方便，较适用于在线短期监测及带电巡检中，该种检测方法已在现场试验中检测中得到大量的推广应用。
三、GIS组合电器耐压试验中局部放电故障原因及特征分析
（一）故障原因分析
耐压试验中产生局部放电的成因主要是高压端金属毛刺、自由金属颗粒、悬浮点位等等。
1、毛刺放电
由于GIS设备安装过程附在高压导体上面的焊疤、母线壳体、大毛刺等让气室里局部场强分布不均引起局部放电。如果局部放电测量信号的峰值Vpeak＞2mV时必须进行停电处理或监视。针对GIS设备电压等级在363kV及其以上的，因为母线筒的直径过大，检测信号就会很快衰减，所以峰值低于(2mV)时也应该进行处理。
2、自由金属颗粒
自由金属颗粒作为GIS中最普遍的故障类型之一，这种颗粒在气室里随机运动对设备危害性较高，若颗粒落在壳体中就不再运动，经长期的电压作用很可能引起毛刺放电。脉冲模式中，若飞行时间50ms＜T＜100ms，且信号峰值Vpeak＜10mV时或是飞行时间T＜50ms，且信号峰值Vpeak＜20mV，可以不进行设备处理。
3、电位悬浮
由于GIS设备运输中碰撞、颠簸引起紧固件的松动而造成电位悬浮，这中缺陷经电压运行的长期作用，金属件会因局部放电而腐蚀，从而引起绝缘故障。若100Hz频率的相关性超过50Hz频率的相关性且测量信号的峰值Vpeak＞10mV，应该紧密监视峰值的变化或缩短检测的周期。若100Hz频率的相关性及50Hz频率的相关性比值在1～2范围内，信号的峰值Vpeak＞20mV时，需停电处理。但是对于363kV和500kV及以上电压等级的GIS设备应提高标准。
4、绝缘内部缺陷
交流电压中绝缘子内部缺陷具有典型局部放电的特征，利用脉冲电流检测方法能检查出这种缺陷，但是超声波检测方法检测不出这种缺陷。
（二）GIS组合电器耐压试验中局部放电特征
局部放电的形式不同往往会导致局部放电检测出的信号有明显差异。例如导体表面缺陷所致的局部放电，在交流电压上会有明显的单极性效应；导体微粒引起的局部放电信号一般幅度较大，且与电压相位无关，而绝缘中的缺陷性局部放电信号则往往与电压相位有严格的对称关系。典型的局部放电特征如下：
1、试验中观察到尖端电晕放电信号在放电起始时刻主要集中在电源相位的正半周，其峰值附近的放电尤为强烈；在同一电压下，正半周的放电电压幅值明显高于负半周，然而负半周的放电密度高于正半周；随着外加电压的升高，正、负半周的放电密度及其平均放电幅值都有所增加；正半周的放电中心相位向左偏移，而负半周的放电中心相位则向右偏移，两者的放电区间都随外加电压的升高而变宽，PRPD谱图中逐渐表现出“兔耳”形状。放电信号能量主要集中在10MHz以下，整个过程中，由于电晕放电的稳定化作用，使得放电不易发展，放电信号相对较弱。
2、悬浮放电与导杆尖刺产生的电晕放电不同，悬浮铝片与导杆耦合出一个电容，属于容性放电。当发生局部放电时，检测阻抗所采到的放电信号幅值很大。试验中观察到初始放电发生在正半周的上升阶段和负半周的下降阶段，且随着外加电压的升高，正、负半周的放电中心相位都向过零点移动，即起始放电电压越来越低，放电相位区间则都逐渐变宽，整个PRPD谱图呈现出“条形”状;另外，随着外加电压的升高，正、负半周的平均放电幅值变化不大;单个放电脉冲包络可视为双指数振荡衰减波形，整个脉冲持续时间约为500ns，由频谱分析得到放电信号能量主要集中在5～20MHz之间。总之，对于悬浮放电，一旦发生放电，其幅值比较高，且放电比较稳定，正、负半周基本对称。
结语
综上，GIS设备是电力系统的关键设备，保证其安全可靠运行对于提高城市供电可靠性意义重大。而局部放电检测作为GIS在安装完毕及正常运行中的必试项目，因此，加强对GIS局部放电检测的研究，是有效发现GIS设备产生的各种故障并及时加以排除的重要举措。
参考文献
[1]黄凤萍，刘开贵.超高频在线监测技术在GIS局部放电检测中的应用[J].南方电网技术.2013(03).
[2]严玉婷，王亚舟，段绍辉，江健武.GIS局部放电带电测试原理研究及现场缺陷分析[J].电瓷避雷器.2012(03).