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案例展示
超高頻(UHF)電磁波法,220kV椹北變電站220kV側220111號母刀氣室A相靠1號母線側,局部放電缺陷
日期:2011-09-27

單位名稱:【中國南方電網公司湛江供電局

一、裝置概況

生產廠家:廈門紅相電力設備股份有限公司。

裝置名稱:便攜式GIS局部放電檢測儀。

裝置型號:PDT-840。

二、案例經過

 

       2009年07月,應廣東湛江供電局的邀請,我司技術人員使用PDT-840便攜式GIS局部放電檢測儀對對廣東省湛江市220kV椹北變電站、220kV吳川變電站、110kV金灣變電站、110kV平樂變電站等多個變電站進行了GIS設備普測,測試儀采用超高頻電磁波法,超高頻UHF傳感器安裝在GIS的法蘭盤外部,具體的安裝情況如下圖:

 

 

UHF傳感器

       其中在220kV椹北變電站220kV側220111號母刀氣室A相靠1號母線側法蘭處測試的圖譜具有比較明顯的局部放電特征,測試圖譜如下:

       測試分析:由測試圖譜可以看出信號分布聚集,數量相對較多。信號分布于工頻相位的一、三象限,具有明顯的180度對稱信號團,且幅值相對較大??梢躍荽伺卸洗嬖誥植糠諾縵窒?。

       紅相工程師建議:繼續加強對存在問題的220kV220111號母刀氣室A相靠1號母線側GIS設備進行檢測與觀察,對于存在問題的GIS設備當負荷變化較大時進行復測以觀察局放與負荷變化的關系并確定變化的趨勢。

三、檢測技術

PDT-840采用超高頻(UHF)電磁波法,檢測方法簡介:

       GIS中發生局部放電是絕緣缺陷處的局部擊穿,同時會產生一個前沿很陡的脈沖電流,并以電磁波的形式向周圍輻射傳播。局部放電的擊穿過程越快,脈沖電流的前沿陡度越大,則輻射電磁波的頻率越高。SF6氣體的絕緣強度遠高于空氣,因此相同形狀的放電間隙,在SF6氣體中發生放電所產生的電磁波頻率要遠高于普通的空氣中放電。GIS設備產生的局部放電信號的頻率范圍位于超高頻(UHF)段,約為300MHz~1500MHz。

       當GIS內部存在局部放電現象時,所產生的UHF電磁波能夠沿著GIS的管體向遠處傳播。GIS的管體結構類似于波導,UHF電磁在傳播時的衰減比較小,因此能夠傳播到較遠的距離。但是,通常在GIS管體的拐彎、T形連接、盤式絕緣子和電流互感器的引出端處會有比較明顯的衰減。

       由于導體支撐和氣室隔離的需要,GIS設備內部有很多的盤式絕緣子安裝在連接法蘭之間。盤式絕緣子使金屬法蘭盤之間存在一個很小的絕緣縫隙,當GIS內部的UHF信號傳播到盤式絕緣子處時,部分信號會通過此絕緣縫隙輻射到GIS設備的體外。該信號不是簡單的通過縫隙從GIS內部傳播到外部,UHF信號流過GIS殼體時在縫隙處會產生二次輻射,且縫隙寬度不會對輻射強度產生決定性影響。因此,在GIS體外的盤式絕緣子處安放天線,則可以傳感到GIS設備內部的UHF局部放電信號,檢測示意圖如下:

       實踐經驗證明,空氣中的電暈放電所產生的脈沖電流具有比較低的前沿陡度,能夠產生頻率比較低的電磁暫態,主要分布在100MHz以下。相比之下,SF6氣體中局部放電所產生的脈沖電流具有非常高的陡度,所產生的電磁暫態的頻率甚至能夠達到1GHz以上。因此基于超高頻UHF傳感的局部放電檢測儀一般能夠對UHF(300MHz~1500MHz)頻段的局部放電做出比較靈敏的反應,實現局部放電傳感,而有效排除電暈放電的干擾。過低的采樣頻率或過高的采樣頻率反而對檢測儀排除干擾的能力產生不利的影響。當UHF信號在空氣中傳播時,其強度衰減很快。即使GIS設備鄰近存在其它UHF干擾源,其影響范圍也較小,不會對遠處的局部放電測量產生干擾。因此,在UHF頻段進行局部放電信號的傳感檢測,能夠獲得較高的信噪比。

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