GIS-绝缘子的局部放电和检测

GISGIS绝缘子的局部放电和检测绝缘子的局部放电和检测GISGIS绝缘子的局部放电和检测绝缘子的局部放电和检测刘卫东[e-mail]高电压与绝缘技术研究所清华大学电机系清华大学机系2017年08月（国网运检部）内容内容1GIS局部放电UHF在线检测中的困惑1.GIS局部放电UHF在线检测中的困惑2.UHF方法灵敏度局限的实验验证方法灵敏度局限的实验验证3.UHF方法应用中需要关注的问题4.总结1GIS局部放电在线检测中的困惑依然频发的绝缘故障和故障原因分析的困难1.GIS局部放电在线检测中的困惑依然频发的绝缘故障和故障原因分析的困难•在GIS运行中，依然时常有绝缘击穿事故，70%以上为绝缘子沿面闪络。•绝缘子击穿故障导致烧蚀严重，无法有效分析故障原因，绝缘子击穿故障导致烧蚀严重，无法有效分析故障原因，通常归因于绝缘子表面脏污和表面金属颗粒，或解释为原因不明的突发性故障。因不明的突发性故障。•目前，对GIS绝缘子沿面击穿故障的分析缺少充分依据。1GIS局部放电在线检测中的困惑局部放电UHF检测方法的两种表现1.GIS局部放电在线检测中的困惑局部放电UHF检测方法的两种表现•局部放电UHF检测方法大量应用于GIS局部放的在线检测，积累了众多的功案例。在一些场合，对一些微小缺陷的局部放电表现出了成非常出色的检测灵敏度。•然而，对于一些GIS绝缘故障，尤其是高概率的绝缘子表面闪络故障，UHF方法不止一次地表现了令人失望的效果，没闪络故障，UHF方法不止次地表现了令人失望的效果，没有给出有效预警。无部放电过程的突发故障似乎不能很好地解释•无局部放电过程的突发故障？似乎不能很好地解释。1GIS局部放电在线检测中的困惑对UHF方法的灵敏度检验完善吗？1.GIS局部放电在线检测中的困惑对UHF方法的灵敏度检验完善吗？•对于UHF方法的灵敏度，电网公司给予了高度关注，建立了基于不同原理的实验检验装置，时域的，频域的；模拟放电源的，信号发生器的。•对GIS局部放电的模拟，主要采用典型局部放电源，包括：浮电位体，尖端，壳体金属颗粒，绝缘子表面金属颗粒，浮电位体，尖端，壳体金属颗粒，绝缘子表面金属颗粒，绝缘子气泡或气隙等。对绝缘子缺陷的认识充分这些典型缺陷具有充分的代•对绝缘子缺陷的认识充分吗？这些典型缺陷具有充分的代表性吗？这些灵敏度检验能够充分说明灵敏度吗？2UHF方法灵敏度局限的实验验证一个实际GIS绝缘子的实际缺陷2.UHF方法灵敏度局限的实验验证一个实际GIS绝缘子的实际缺陷•一个实际的看上去完好的220kVGIS支柱绝缘子，脉冲电流法检测局部放电超标，大于100pC。•X光探伤没有发现内部缺陷。X光探伤没有发现内部缺陷。•X光CT也没有检测到如何内部缺陷。••目前，缺陷原因不详。目前，缺陷原因不详。2UHF方法灵敏度局限的实验验证一个实际GIS绝缘子的实际缺陷2.UHF方法灵敏度局限的实验验证一个实际GIS绝缘子的实际缺陷2UHF方法灵敏度局限的实验验证局部放电射频法和脉冲电流法2.UHF方法灵敏度局限的实验验证局部放电射频法和脉冲电流法同步测量的试验装置•局部放电脉冲电流法测量，采用电阻作为检测阻抗。•局部放电射频（RF）信号测量，包括HFVHF和UHF频段采用内置的括HF、VHF和UHF频段，采用内置的RF耦合器。2UHF方法灵敏度局限的实验验证测量方法频段和增益2.UHF方法灵敏度局限的实验验证测量方法、频段和增益测量方法脉冲电流法RF频段1RF频段2RF频段3测量频段100kHz-2GHz10-100MHz50-650MHz250-850MHz放大器增益30dB45dB45dB50dB放大器增2UHF方法灵敏度局限的实验验证RF测量频段对测量灵敏度的影响2.UHF方法灵敏度局限的实验验证RF测量频段对测量灵敏度的影响随着RF检测频段的提高，检测到的局部放电脉冲幅值减小，脉冲个数也减小。在UHF频段，具有较小的检测灵敏度。测量序号测量方法脉冲个数脉冲平均幅值（mV）1脉冲电流法30001RF频段1（10-100MHz）12902202脉冲电流法30002RF频段2（50-650MHz）482160脉冲电流法30003RF频段3（250-850MHz）631002UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系2.UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系该绝缘子的局部放电具有不同的脉冲电流波形。对于下图所示的脉冲电流，波头上升时间约为700ns，在3个RF频段均检测不到信号。2UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系2.UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系对于下图所示的脉冲电流，波头上升时间约为300ns，在较低的10-100MHz频段能够检测到信号，在其他2个较高的RF频段检测不到信号。2UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系2.UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系对于下图所示的脉冲电流，波头上升时间约为150ns，在10-100MHz和50-650MHz频段能够检测到信号，但在250-850MHz频段检测不到信号。2UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系2.UHF方法灵敏度局限的实验验证脉冲电流陡度和测量灵敏度的关系对于下图所示的脉冲电流，波头较陡，还叠加有高频振荡，在3个RF频段都能够检测到信号。2UHF方法灵敏度局限的实验验证局部放电类型脉冲电流陡度和RF信号频率特性2.UHF方法灵敏度局限的实验验证局部放电类型、脉冲电流陡度和RF信号频率特性局部放电的放电间隙越小，介质的击穿强度越高，则放电的脉冲电流越陡，高频信号的频率越高。如何想象绝缘子沿面的爬电？如何想象绝缘子沿面的爬电？2UHF方法灵敏度局限的实验验证实验解读2.UHF方法灵敏度局限的实验验证实验解读•尽管目前还不清楚这个被试的绝缘子究竟存在什么样的缺陷，但这个实验说明，确实有GIS的绝缘子的局部放电，UHF检测方法不灵敏。•我们对GIS的绝缘子缺陷的关注和认识还非常不充分，不能够全面了解实际绝缘子的缺陷类型，尤其是表面缺陷，肉够全面了解实际绝缘子的缺陷类型，尤其是表面缺陷，肉眼可见的，或肉眼不可见的。3UHF方法应用中需要关注的问题信号传感频段的优化选择3.UHF方法应用中需要关注的问题信号传感频段的优化选择避免盲目提高信号传感的频段，在满足抗干扰性能的条件下，尽量选择低频段。基于盆式绝缘子浇注孔的局放检测的效能很有限基于盆式绝缘子浇注孔的局放检测的效能很有限盆式绝缘子浇注孔的尺寸较小，对应于较高的电磁波传播的截止频率，其高通滤波特性将严重影响局部放电检测的灵敏度。基于盆式绝缘子浇注孔的局部放电检测，其效能非常有限。3UHF方法应用中需要关注的问题在传感器频段选择中更加关注低频段3.UHF方法应用中需要关注的问题在传感器频段选择中更加关注低频段在传感器的设计中，高频信号的传感不会成为主要困难，保证低频信号传感的灵敏度是关键。手孔耦合电极手孔绝缘固定螺栓绝缘电缆头3UHF方法应用中需要关注的问题谨慎选择局部放电脉冲的幅值阈值和频度阈值3.UHF方法应用中需要关注的问题谨慎选择局部放电脉冲的幅值阈值和频度阈值在GIS局部放电UHF在线检测中，经常会忽略脉冲幅值很小，或出现频度很小的的放电信号，在故障识别和诊断中设定幅值阈值和频度阈值。然而，小的幅值或小的频度，并不一定意味着小的危害性。对于致命的绝缘子沿面局部放电，由于检测灵敏度的限性。对于致命的绝缘子沿面局部放电，由于检测灵敏度的限制，可能表现为很小的信号幅值和出现频度。4总结•对于GIS中绝缘缺陷的类型，尤其是影响重大的绝缘子表4.总结对于GIS中绝缘缺陷的类型，尤其是影响重大的绝缘子表面缺陷，目前还缺少充分的关注和认识。局部放电在线检测可能存在灵敏度的死角尤其•GIS局部放电UHF在线检测，可能存在灵敏度的死角，尤其对于绝缘子沿面闪络前期的局部放电。谢谢!谢谢!Thanks！