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案例展示
超高频(UHF)电磁波法,220kV椹北变电站220kV侧220111号母刀气室A相靠1号母线侧,局部放电缺陷
日期:2011-09-27

单位名称:【中国南方电网公司湛江供电局

一、装置概况

生产厂家:厦门红相电力设备股份有限公司。

装置名称:便携式GIS局部放电检测仪。

装置型号:PDT-840。

二、案例经过

 

       2009年07月,应广东湛江供电局的邀请,我司技术人员使用PDT-840便携式GIS局部放电检测仪对对广东省湛江市220kV椹北变电站、220kV吴川变电站、110kV金湾变电站、110kV平乐变电站等多个变电站进行了GIS设备普测,测试仪采用超高频电磁波法,超高频UHF传感器安装在GIS的法兰盘外部,具体的安装情况如下图:

 

 

UHF传感器

       其中在220kV椹北变电站220kV侧220111号母刀气室A相靠1号母线侧法兰处测试的图谱具有比较明显的局部放电特征,测试图谱如下:

       测试分析:由测试图谱可以看出信号分布聚集,数量相对较多。信号分布于工频相位的一、三象限,具有明显的180度对称信号团,且幅值相对较大。可以据此判断存在局部放电现象。

       红相工程师建议:继续加强对存在问题的220kV220111号母刀气室A相靠1号母线侧GIS设备进行检测与观察,对于存在问题的GIS设备当负荷变化较大时进行复测以观察局放与负荷变化的关系并确定变化的趋势。

三、检测技术

PDT-840采用超高频(UHF)电磁波法,检测方法简介:

       GIS中发生局部放电是绝缘缺陷处的局部击穿,同时会产生一个前沿很陡的脉冲电流,并以电磁波的形式向周围辐射传播。局部放电的击穿过程越快,脉冲电流的前沿陡度越大,则辐射电磁波的频率越高。SF6气体的绝缘强度远高于空气,因此相同形状的放电间隙,在SF6气体中发生放电所产生的电磁波频率要远高于普通的空气中放电。GIS设备产生的局部放电信号的频率范围位于超高频(UHF)段,约为300MHz~1500MHz。

       当GIS内部存在局部放电现象时,所产生的UHF电磁波能够沿着GIS的管体向远处传播。GIS的管体结构类似于波导,UHF电磁在传播时的衰减比较小,因此能够传播到较远的距离。但是,通常在GIS管体的拐弯、T形连接、盘式绝缘子和电流互感器的引出端处会有比较明显的衰减。

       由于导体支撑和气室隔离的需要,GIS设备内部有很多的盘式绝缘子安装在连接法兰之间。盘式绝缘子使金属法兰盘之间存在一个很小的绝缘缝隙,当GIS内部的UHF信号传播到盘式绝缘子处时,部分信号会通过此绝缘缝隙辐射到GIS设备的体外。该信号不是简单的通过缝隙从GIS内部传播到外部,UHF信号流过GIS壳体时在缝隙处会产生二次辐射,且缝隙宽度不会对辐射强度产生决定性影响。因此,在GIS体外的盘式绝缘子处安放天线,则可以传感到GIS设备内部的UHF局部放电信号,检测示意图如下:

       实践经验证明,空气中的电晕放电所产生的脉冲电流具有比较低的前沿陡度,能够产生频率比较低的电磁暂态,主要分布在100MHz以下。相比之下,SF6气体中局部放电所产生的脉冲电流具有非常高的陡度,所产生的电磁暂态的频率甚至能够达到1GHz以上。因此基于超高频UHF传感的局部放电检测仪一般能够对UHF(300MHz~1500MHz)频段的局部放电做出比较灵敏的反应,实现局部放电传感,而有效排除电晕放电的干扰。过低的采样频率或过高的采样频率反而对检测仪排除干扰的能力产生不利的影响。当UHF信号在空气中传播时,其强度衰减很快。即使GIS设备邻近存在其它UHF干扰源,其影响范围也较小,不会对远处的局部放电测量产生干扰。因此,在UHF频段进行局部放电信号的传感检测,能够获得较高的信噪比。

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