变电站GIS设备耐压局放问题处理与预防

本文针对变电站GIS设备耐压局放问题进行了分析和探讨,阐述了其产生的原因和影响。通过对GIS设备耐压局放问题的处理和预防措施的分析,旨在提高GIS设备运行的安全性和可靠性,减少设备故障率,保障电力系统的稳定运行。

多手段联合精确定位在电缆GIS终端局放检测中的应用

局放检测是城市高压电缆状态检测的重要手段。鉴于电缆GIS终端结构复杂、变电站环境干扰众多等情况,提出了综合高频法、特高频法、超声波法的多手段联合检测方法,以确定局放类型,并通过同源性分析和排除干扰后,对局放进行了精确定位,可为消缺策略的制定提供详尽的依据。以某一110 kV电缆GIS终端的局放精确定位为例,为类似电缆GIS终端局放信号的检测和定位提供借鉴与参考。

GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备中绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及其特征,搭建了一套220 kV GIS设备沿面放电缺陷发展实验平台,采用逐步升压法对绝缘子表面固定金属颗粒的沿面局部放电进行长期试验,观察到了放电起始、发展直至沿面闪络的现象。利用测量到的局部放电随时间变化的趋势图、散点图、二维柱状图、灰度图,描述了沿面局部放电发展的现象并获得了相应的图谱特征。试验结果表明:GIS设备绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展现象呈现出电晕放电、电晕放电和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段。

GIS中不同位置电晕放电的超声波信号特性

气体绝缘开关(GIS)制造、安装及运输过程中,在高压导体和接地腔体上可能会出现金属毛刺,因而在运行中会导致电晕放电的产生,危害设备的正常运行。为了研究GIS中不同位置的电晕放电特性,以一段220kV电压等级的GIS母线腔体为实验对象,设计了GIS中高压导体和接地腔体上的金属尖端模型,使用超声波方法对其局部放电信号进行了检测。实验结果表明,不同位置的金属尖端电晕放电的超声波信号在放电谱图、信号衰减特性及信号频率分布特性上会呈现出不同的特点。接地腔体上的电晕放电相比高压导体上的电晕放电,其放电幅值小、频率分量高、沿腔体衰减剧烈。检测结果为GIS局部放电的现场检测、故障定位及模式识别奠定了实验基础。

重排Cohen类时频分布用于GIS局部放电声信号时频分析

为了完整描述气体绝缘组合开关(gas insulated switchgear,GIS)在发生局部放电时信号的时频域信息,介绍了Cohen类双线性时频分布并针对交叉干扰项影响无法完全消除的问题进行了重排时频变换以提取及分辨含有白噪声和窄带周期干扰的局部放电信号。处理仿真和现场检测到的局部放电超声信号时根据白噪声和窄带周期干扰信号在时域上的平稳性特性发现重排Cohen类时频变换方法不仅可以很好地将局放信号和背景噪声以及窄带周期干扰信号分辨开来,而且大大减弱并抑制了交叉干扰项的影响,保持了更高的时频分辨率和时频聚集性,从而验证了重排Cohen类时频变换方法的有效性。

多尺度形态滤波算法在GIS局部放电检测中的应用

为了抑制GIS局部放电现场检测中的白噪声和各种窄带周期干扰信号,介绍了一种非线性信号处理技术——多尺度形态滤波(multi-scale morphological filter,MMF),提出了一种新的组合形态滤波算法,并应用于GIS局部放电声电联合检测信号处理中。经仿真局放信号处理并且与小波变换处理的结果相比较,在平均误差、均方根偏差以及最大误差等指标上均优于小波的处理结果。通过现场对局部放电引起的超声信号处理结果表明,该算法可以去除超声信号中的噪声干扰,使超声信号直达波起始时刻清晰,结合超高频信号实现对局部放电源准确定位。

GIS盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷导致局部放电的发展过程

局部放电是气体绝缘组合电器(GIS)内部绝缘损坏的外在表现。为了研究GIS局部放电的发展规律,在220 kV GIS实验腔体中设置了人工盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷模型,采用阶梯升压法模拟了该缺陷下局部放电的不同发展阶段,以特高频法对各阶段局放信号进行了测量。基于测量结果,梳理了放电次数、平均放电幅值、总放电幅值、最大放电幅值等的变化规律,从而得出结论:盆式绝缘子表面自由金属颗粒缺陷下局部放电可分为放电初始阶段、放电发展阶段和放电危险阶段,且各放电阶段可用放电特征量及放电散点图的变化来表征。

三相共筒式GIS局部放电检测的内置传感器研究

气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测对于保证其安全运行具有重要意义。为克服传统的局部放电检测传感器的缺点,在对三相共筒式GIS局部放电传感器研究的基础上,设计了一种内置蝶形天线传感器。理论计算和实测数据表明:所研制的蝶形天线内置传感器性能优异,在超高频(UHF)频段内频率响应特性好,满足三相共筒式GIS局部放电信号测量要求。最后,在实验室三相共筒式GIS模拟缺陷装置上,对内置蝶形天线传感器和外置微带型贴片传感器进行了局放测量的对比。

检测GIS局部放电现象甚高频技术

文中介绍一种采用频率合成技术对GIS腔体内放电所产生的甚高频响应进行检测的UHF测量设备。该设备可接收到-110dBm以上的L波段放电信号,并已经通过实际测试。

基于超高频法的GIS自由金属微粒局部放电检测与特性研究

为了研究自由金属微粒对三相共筒式GIS设备运行的影响,提高局部放电检测水平,试验设计了3种不同形状、尺寸的自由金属微粒模型。采用逐步升压法对其进行试验,用超高频法测量了不同模型试品的局放起始电压,局放信号波形,对不同类型的自由金属微粒放电过程做了分析,建立了局部放电变化灰度图和脉冲分布图,获得了相应的图谱特征。试验结果表明,自由金属微粒尺寸较大,形状较规则,其局部放电正负半周差异性较小,放电幅值也相对较小;当微粒较小且形状越不规则,其局部放电越剧烈,放电量越大。另外试验结果还表明,在试验电压范围内,对于三相共筒式GIS,并没有发现自由金属微粒跳动情况。

超声波局部放电检测在GIS自由颗粒缺陷检测中的应用

气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)设备内部自由颗粒缺陷对GIS设备安全稳定运行构成较大危害,通过对GIS自由颗粒特性进行分析,提出采用超声波局部放电检测技术检测GIS中自由颗粒缺陷的方法。应用结果表明:超声波局部放电检测能有效检测出GIS设备内部自由颗粒缺陷,提前发现潜伏性缺陷,保障设备安全运行。

GIS中自由金属微粒缺陷局部放电信号特征分析

自由金属微粒是影响GIS设备安全稳定运行的主要缺陷之一,为了进一步分析其产生的局部放电特性,文中设计了可等效模拟真实缺陷的独立密封试验模型,通过调节外施电压、微粒尺寸、微粒个数等措施,对微粒缺陷引发的局部放电PRPD谱图、n-φ谱图进行特征提取,并分析了特征形成的原因,尤其结合微粒运动形态,对各阶段微粒所带电荷的转移、中和现象进行阐述,为后续的研究和现场检测工作提供参考。

交流GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的运动和局部放电特性

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)绝缘子沿面闪络严重威胁供电安全,故障诱因通常归结为GIS绝缘子表面存在的金属颗粒。GIS内金属颗粒尺寸主要是亚毫米级,认识和了解GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的局部放电特性和运动特性是分析GIS绝缘子沿面闪络诱因无法回避的问题,但因为研究难度较大,一直以来GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的局部放电特性和运动特性尚不被掌握。为此,在前期研究的基础上,建立灵敏度可达0.02pC的综合局放测量系统和运动观测系统,观测获得了GIS绝缘子表面单个、2个、多个亚毫米级金属颗粒的运动特性和局部放电特性,采用有限元法和电磁场理论分析GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的运动机制和局部放电机制,并揭示了两者的关联关系,最后讨论特高频法现场检测技术对GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的检测失效问题。

GIS绝缘子局部放电高灵敏测量方法及应用

局部放电脉冲电流法是检测和研究气体绝缘开关设备(gasinsulatedswitchgear,GIS)绝缘子绝缘缺陷必不可少的试验方法,但近年来研究和实践发现,常规脉冲电流法对GIS绝缘子表面局部放电存在识别灵敏度不足的问题,亟需进一步提升脉冲电流法的局部放电识别灵敏度。为此,首先分析常规脉冲电流法局放识别灵敏度难以提升的原因,并针对其不足,提出脉冲电流分布测量法;其次,在实验室建立了灵敏度达0.02pC的126kV GIS绝缘子局部放电高灵敏综合测量系统,通过对比脉冲电流分布测量法、特高频法、光测法的测量结果,验证了脉冲电流分布测量法的局放识别灵敏度,并解释了GIS绝缘子表面微金属颗粒局部放电呈现偶发特性的原因;最后,将脉冲电流分布测量法应用在252kV绝缘子局放出厂试验中,局放识别灵敏度可达0.05pC。

多种带电检测方法在GIS局部放电诊断中的综合应用与研究

GIS在电力系统中已广泛应用,但运行中产生的局部放电严重影响设备的绝缘性能,因而需要加强对GIS中局部放电检测的研究。文中通过对一起220 kV GIS局部放电检测案例分析,综合运用特高频、超声波局部放电检测及SF6气体分解物测试等多种带电检测方法,准确判断了局部放电类型并对故障位置进行了定位,通过解体检查证明了带电检测判断结果的正确性,确定了等电位弹簧失效是产生局部放电的原因。最后提出应重视对GIS局部放电在线监测信息的甄别,综合判断设备运行情况。

运行工况下交流GIS绝缘子表面微金属颗粒运动诱发沿面闪络的研究

近年来,GIS绝缘故障频发,为降低GIS故障率,保障供电安全,亟需解决GIS绝缘子沿面闪络诱因问题。根据以往研究,GIS绝缘子沿面闪络诱因主要怀疑是绝缘子表面微金属颗粒,但至今仍未发现运行工况下微金属颗粒诱发沿面闪络的放电机制和放电发展过程。为此建立了GIS绝缘子表面微金属颗粒运动和高灵敏脉冲电流局部放电观测实验平台,以5mm微金属颗粒为对象,实验发现运行工况下微金属颗粒运动诱发沿面闪络的现象,并观测到其局部放电发展过程,通过电场仿真、力学分析和实验研究了闪络机制,揭示了一种微金属颗粒诱发GIS绝缘子沿面闪络的诱因。

温度对GIS绝缘子表面金属异物局部放电及闪络特性的影响

表面金属异物是造成气体绝缘全封闭组合电器(gas-insulated switchgear,GIS)绝缘子故障失效的重要原因。运行中的绝缘子不仅承受强电场作用,还承受温度场的作用,研究电–热耦合下绝缘子表面金属异物的局部放电和闪络特性,具有重要的实际意义。鉴于此,该文建立GIS绝缘子电场和温度场耦合试验平台,开展不同温度作用下绝缘子表面金属异物缺陷的局部放电和闪络特性研究。结果发现,绝缘子表面最高温度从25℃升高至75℃时,绝缘子表面2.5cm长金属异物缺陷的局部放电起始电压降低约16%;平均放电量从0.55pC增加至1.45pC;最大放电量从9.1pC增加至11.5pC;放电频次也从不足200次/s增加至近400次/s。不同电压下,不同尺寸金属异物局部放电特性随温度变化的规律基本一致;而温度对绝缘子表面金属异物缺陷的工频闪络电压的影响不显著。研究结果有助于进一步认识实际运行中在电–热耦合作用下,温度变化对绝缘子表面金属异物缺陷的局部放电和闪络特性的影响规律。

基于高灵敏测量的GIS绝缘子表面微金属颗粒局部放电特性

近年来GIS绝缘子沿面闪络故障频发,闪络诱因通常认为是绝缘子表面微金属颗粒,但实际运行电压下GIS绝缘子表面不同长度亚毫米/毫米级微金属颗粒的局部放电量水平一直不被掌握。文中基于脉冲电流互参考法,建立了局放识别能力达0.02pC的高灵敏GIS脉冲电流局部放电测量系统,在接近实际运行电压水平下,获得了126k VGIS绝缘子表面0.5、2、5、8、10mm微金属颗粒的局部放电量和放电特征,发现绝缘子表面单个5mm以下金属颗粒的局部放电量低于1p C,特高频法很难检测到,揭示了GIS绝缘子表面亚毫米/毫米级微金属颗粒长度、位置对局部放电特性的影响规律,颗粒长度越短,所处位置绝缘子表面场强越低,放电量越低,证明了现行局放出厂试验标准和特高频方法对GIS绝缘子表面微金属颗粒检测存在的不足。

高压下GIS中异物金属颗粒运动过程的研究

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是将成套的开关设备如断路器、隔离开关、母线等封闭在充以SF_(6)体接地的金属罐体中,而内部异物金属颗粒的存在会引起局部放电甚至绝缘击穿。文中针对高压下GIS中两种典型金属颗粒一线形和球形颗粒的运动特性进行了研究。首先搭建了局部放电试验平台,测试了两种类型金属颗粒放电图谱;其次通过对金属颗粒的受力情况分析数值模拟了不同类型电压下不同类型金属颗粒运动轨迹。数值模拟结果发现在脉冲电压下金属颗粒的运动与其形态存在一定的规律。为进一步后续通过建立金属颗粒在脉冲电压下形态和运动轨迹之间的联系,并进而确定一种图谱打下基础。利用这种图谱,可以对引起GIS故障的金属颗粒进行形状及尺寸的评估。通过文中的研究,为未来进一步确定金属颗粒危害性提供了重要的参考。

GIS中金属微粒诱发沿面局部放电发展过程的研究

局部放电的检测和识别对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)运行状况的监测起着至关重要的作用。金属微粒缺陷是一种极易引发GIS局部放电的典型缺陷。文中主要研究金属微粒诱发的GIS内局部放电沿面爬电的发展过程。为此,根据GIS实际运行条件,搭建GIS模拟实验平台,采用阶梯升压法划分试验阶段,利用脉冲电流法检测各阶段下的局部放电模式,与此同时架设增强型电荷耦合检测器相机(ICCD)实时记录金属微粒局部放电的沿面发展过程,并采用K-Means聚类算法结合特征参量对其发展过程进行划分。结果表明GIS盆式绝缘子上金属微粒的沿面局部放电演变过程分为3个阶段:电晕放电主导阶段、电晕与流注放电并存阶段和流注放电主导阶段。