1 引言

C-GIS是GIS技術與開關櫃技術相結合的產物，也稱作氣體絕緣開關櫃。C-GIS具有櫃式外殼，它是將三相高壓元件裝在內設間隔的焊接鋼板箱體內，箱體內充略高於大氣壓的SF6氣體作為絕緣。C-GIS不受外界條件的限制，可以運行在環境惡劣的場所。目前在12～126kV的電壓等級中，國外各大製造公司都有C-GIS的產品。目前12—72．5kV等級中的產品種類較多。

高壓供電公司在運的某公司35kV C-GIS充氣櫃共計99面，該型產品在國外多用在電壓等級為12kV、24kV、36kV的中性點直接接地系統，國內則多用於用戶站，電壓等級多為40．5kV。隨著設備服役時間的增長，該型號產品設備的故障次數呈逐步上升趨勢。對運行中C-GIS設備的絕緣性能進行帶電跟蹤檢測是進行C-GIS狀態檢修風險評估的重要手段。局部放電是反映C—GIS設備絕緣性能的重要參數之一，它隱含了C-GIS設備絕緣劣化的徵兆和表現形式。目前採用地電波、超高頻和超聲波局部放電測量技術檢測C-GIS設備局放。現場局部放電的檢測希望得到以下幾個結果：①C-GIS設備內是否有局部放電存在；②局部放電的具體位置；③局部放電的類型；④c-GIS缺陷的嚴重程度，對運行

安全性的危害程度，及應該採取的措施。 天津市電力公司對開關櫃類設備局放的7IEV普查已經開展多年，對有疑似局放現象的C-GIS設備採用超高頻法以及超聲波法進行局放定位。

實踐表明，局放測量技術有效彌補了目前C-GIS設備檢測方法的不足，及時發現和避免了C-GIS設備故障的發生，保障了C-GIS設備的安全運行。

2 檢測原理及定位技術

2．1 地電波法(TEV)

當高壓電氣設備發生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電磁波並向各個方向傳播，對於內部放電，放電電量聚集在接地屏蔽的內表面，因此，如果屏蔽層是連續時無法在外部檢測到放電信號。但實際上，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現破損而導致不連續，這樣，高頻電磁信號就會傳輸到設備外層。通過放電產生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳播出去，同時產生一個暫態電壓，通過設備的金屬箱體外表面而傳到地下去。這些電壓脈衝是由Dr John Reeves首先發現，並把它命名為Transient Earth Voltage暫態對地電壓，簡稱TEV。TEV在設備內部產生傳播如圖2所示。

通過研究得出，TEV信號與現場設備的電壓等級、不同的測量位置有直接關係。建立對所有不同型號的高壓設備的瞬時對地電壓(IEV)的資料庫，用於通過，IEV信號來判定現場設備的局部放電活動程度。

2．2 超聲波法

超聲波法其優點是設備使用簡便、技術相對成熟、現場應用經驗比較豐富，超聲波信號抗電磁干擾的能力比較強，此外，通過對各間隔的逐個測量，比較信號的幅值可以定位到缺陷發生的腔體甚至精確到厘米範圍內。超聲波法通過測量多個不同位置的超聲感測器所測得的時延，利用空間幾何方法計算出局部放電源的位置，實現絕緣缺陷的準確定位。具有抗電氣干擾能力強，定位精確度高的優點。但易受現場周圍環境的影響，特別是設備本身如果產生一定的機械振動，會使超聲檢測產生較大的誤差。而且由於超聲感測器檢測有效範圍較小，在局部放電定位時，需對設備進行逐點檢測，工作量非常大，現場應用較為不便。

2．3 超高頻(UHF)法

在0～3 GHz頻段內選擇合適的頻段進行局部放電的電磁波信號檢測。設備運行現場的干擾源主要為變電站母線電暈放電、導體接觸不良產生的電弧放電、其他設備內部的放電、無線電波、載波通訊、系統內開關動作等，這些干擾主要集中在300 MHz以下頻段，而在300 MHz以上頻段的衰減很快，並且很容易被屏蔽。選擇超高頻段的電磁信號作為檢測信號，可以避開常規電氣測試方法中難以識別的電力系統干擾，顯著提高局部放電檢測的信噪比。

UHF法是根據電磁波傳播速度和不同感測器接收到同一放電源的信號時間差計算局部放電源的位置，實現絕緣缺陷定位。UHF法的優點是原理簡單、運用方便、定位較為準確。由於所測信號的時差在I18級，不僅需要測量設備具有很高的採樣率和頻寬，還要求被測信號的起始脈衝清晰，以讀取信號的起始時間。由於盆式絕緣子通常是環氧樹脂材料，對電磁波信號的衰減較小，因此，UHF定位法得到了廣泛應用。

3 聯合診斷法

由於三種測試方法的差異及特性，表面放電最成功的檢測方法是使用超聲波技術，因為表面放電發出的TEV信號要比內部放電的要小很多。此外表面放電所產生的電磁波信號頻率也比TEV感測器的檢測頻率要低，很多情況下，表面放電不會被，IEV感測器檢測到，但可以被超聲波感測器所檢測到。所以測試局放結果一定要綜合』IEV、超聲波和超高頻，測試過程中三者互相配合，可以起到良好的互補效果。

採用聯合診斷法可實現C-GIS局部放電在線檢測。聯合診斷法既具有TEV、UHF法不受設備機械振動等環境影響、定位快速的特性，又具備了超聲的抗電氣干擾能力強、定位準確的優點。

聯合定位法的基本思想是先採用IEV普測，再採用UHF法對C-GIS局部放電進行初步定位分析，確定局部放電的大致範圍，最後採用UHF法和超聲法聯合進行定位分析，實現絕緣缺陷的精確定位。

4現場應用

4．1 檢測過程

2011年8月18日，試驗人員在對某220kV變電站35kV C—GIS充氣櫃進行地電波(TEV)檢測過程中，發現35kV一45、35kV一44母線各間隔開關櫃地電波水平超標，均大於30dB(見表1)，且呈現由3031受總向旁邊間隔逐漸衰減趨勢(如圖3)。

8月19日，檢修、試驗人員到站，通過超聲、地電波、超高頻等檢測方法對放電點進行定位。經過FDC—II超高頻局放儀確認，UHF信號幅值由3031向3022側逐漸衰減，表明3031間隔存在明顯放電，且UHF圖譜顯示出典型的放電特徵。如圖4所示。

使用UT9000超聲檢測，顯示放電信號來自靠牆側的刀閘氣室絕緣盆附近，尤其C相信號強烈，明顯大於A、B相。如圖5所示。

打開側面板，地電波檢測值超過60dB。使用超聲波定位放電部位見圖6。

8月22日35kV一45母線轉檢修。檢修人員打開3031問C相隔母線氣室封堵頭，發現母線存在明顯的放電燒傷痕迹，封堵頭內的絕緣罩已擊穿，如圖7所示。

4．2 故障原因分析

該變電站35kV充氣櫃(3031)2004年10月投運。從設備結構及放電部位判斷，造成放電的原因為：絕緣罩未能緊密固定在封堵頭內，安裝封堵頭過程中，絕緣罩在封堵頭內發生移位，導致絕緣罩與母線棒間存在間隙，電場分布不均。隨著運行年限增加，絕緣逐漸劣化，最終導致放電。目前，最新產品已對結構進行改進，取消了封堵頭(見圖8)。

4 結論

圖8設備改進後情況

①TEV、超聲波法與超高頻法可有效檢測運行充氣櫃的局放，彌補了C-GIS設備交接和例行試驗的不足。

②採用聯合診斷檢測法，可以實現精確定位。先進行TEV絕緣缺陷有無判斷，再用多路超高頻初步定位，最後用多路聲電聯合定位，能進一步提高局部放電定位的精度，減少缺陷處理時間。

③通過聲電聯合技術同時檢測局部放電信號的UHF信號和超聲信號，對兩種信號進行對比分析，能更加有效地排除現場干擾，提高局部放電和缺陷類型識別的準確性。

④現場應用情況表明，檢測的C-GIS局部放電在線檢測技術能有效地發現運行中C-GIS的絕緣缺陷，為實現C-GIS設備的狀態檢修提供有力的檢測手段。

殷震，陳楠，王榮亮

天津市電力公司檢修公司(天津300250)

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