PDSGPD在线局放仪

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PDSGPD在线局放仪

一、开展GIS局部放电检测的意义
随着城市电网建设的发展,GIS变电站的数量不断增加,GIS的内部空间极为有限,工作场强很高,且绝缘裕度相对较小,GIS内部一旦出现绝缘缺陷,极易造成设备故障,引起的停电时间较长,检修费用也很高。有数据统计显示,GIS在使用25年后,主要故障率有明显增加。国内已经发生了数起较为严重的GIS事故,过去那种认为GIS设备免维护的观点已不被认同。
GIGRE调查表明,50%以上的GIS故障是可预先发现的;在GIS的交接试验中监视局部放电信号,对运行中的GIS 进行定期监测,均是保障安全运行的有效手段 。
德国几个大型GIS变电站的故障统计

从以上两张图片可统计得出:
60%-70%故障可检测;
50%以上故障是残留在内部的颗粒引起的;
1/3故障属设计不完善;
1/2故障属加工和装配问题,可通过现场交接试验来发现。
二、GIS设备局部放电的起因
如下图所示,主要有六种原因:
导体上的毛刺或颗粒;
壳体上的毛刺或颗粒;
悬浮屏蔽(接触不良);
自由移动的金属颗粒;
盆式绝缘子上的颗粒;
盆式绝缘子内部缺陷;


GIS绝缘击穿的主要表现形式
GIS投运初期:绝缘击穿大多是由金属颗粒、悬浮导体、表面毛刺或颗粒等缺陷造成的。通过完善交接验收可起到预防作用;
GIS运行中期:绝缘击穿大多是绝缘子表面的缺陷(例如污秽、表面电荷积聚、附着金属微粒)引起的,特别是在暂态过电压作用时。通过定期巡检可发现这些隐患;
注:IEC规定GIS出厂时的局部放电水平为<5pC,现场交接及运行时<10pC。
四、运行GIS设备的局部放电检测技术
传统检测法:无法解决抗干扰问题,很难达到必要的检测灵敏度,通常用于试验室;
UHF检测法:检测特高频电磁波信号,检测范围较大,不受空气中电晕干扰影响,对各种缺陷均敏感,检测灵敏度可达几个pC;
AE检测法:检测超声波信号,抗电气干扰,对自由颗粒缺陷和金属件的振动较为敏感,在靠近缺陷部位时,检测灵敏度可达到几个pC;
气体分析法:分解物从产生到扩散,需要一定的过程,且只有浓度积累到一定水平后方可被检测到,故响应速度较慢,检测灵敏度较低。
五、GIS各种绝缘缺陷的局部放电特征


八、UHF检测法的基本原理
绝缘强度越高,PD所形成的脉冲越陡及持续时间也就越短,由此而产生的特高频UHF电磁波分量也就越多。空气中PD所产生的特高频UHF信号,远远少于SF6气体中的,且在传播时还会明显衰减。GIS的金属同轴结构为一个良好的电磁波导,UHF信号可沿着波导方向几乎无衰减地进行转播。


UHF法可灵敏检测到10m范围内的PD信号,如图可得出以下结论:
? 电晕放电产生的UHF分量较少,内部放电产生的UHF分量较多;
? UHF信号在传播时衰减较大,达到GIS的电晕干扰信号较少;
? GIS腔体中为良好的电磁波导UHF信号在传播时衰减较小,绝缘屏障的衰减为2dB/个;
? 通讯干扰:频率固定,可避开;
? 检测频率: 300-1500MHz;
? 检测方式:宽带、窄带选频;
? 检测范围:>10米;
? 检测灵敏度:<5pC;
七、UHF信号在变压器内的传播与衰减PD在线局放仪
变压器箱体:由于UHF电磁波的波长远小于油箱尺寸,故变压器箱体对电磁波具有折、反射作用,从放电源发射的电磁波,在经过多次折反射后,z`ui终均能到达传感器部位。金属箱体在起到汇聚电磁波能量的同时,还具有电磁屏蔽作用,使得外部的电磁干扰不易进入箱体内部。
变压器油:电磁波在油中传播时衰减很小,仅为0.6dB/m。
固体绝缘材料:电磁波在固体绝缘与油的界面,会产生折射和反射,造成少量的能量损失。
变压器绕组:由于所检测的UHF电磁波波长在25厘米到60厘米之间,大于绕组间的缝隙尺寸,因此衰减量较小。
八、UHF法检测运行变压器局部放电的优越性通过变压器油阀(球阀或闸阀)即可安装UHF传感器。
通过放油阀安装UHF传感器,不需要变压器退出运行,检测灵敏度高(<100pC),几乎不受电晕干扰的影响。
对检测到的UHF信号进行谱图分析,可判断PD的类型通过对油色谱(DGA)异常的运行变压器进行UHF信号检测和分析,可进一步了解DGA异常的原因,便于决定是否需立即推出运行、安排检修。对UHF信号连续监测,可及时发现运行变压器的突发性故障,弥补油色谱(DGA)反应速度较慢的缺点。
而运用超声波( AE )检测功能,可对所发现的PD缺陷进行定位,以便分析其危害性大小。
 

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