GIS設(shè)備取消例行停電試驗(yàn)的狀態(tài)檢修方法鄧萬(wàn)婷1，陳 敏1，劉 睿1 （國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077） [摘 要] 以GIS缺陷故障分析、帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）項(xiàng)目分析為依據(jù)，研究了GIS設(shè)備取消例行停電試驗(yàn)的可行性。介紹了GIS設(shè)備取消例行停電試驗(yàn)后所采用的狀態(tài)檢修方法，能夠在不停電情況下實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、方便地掌握GIS設(shè)備運(yùn)行狀況，制定相應(yīng)的檢修策略，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。 [關(guān)鍵詞] GIS；帶電檢測(cè)；例行停電試驗(yàn)；狀態(tài)檢修 0 引言近年來(lái)電網(wǎng)公司開(kāi)始實(shí)施狀態(tài)檢修模式【1】，以設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，科學(xué)制定檢修計(jì)劃，將檢修工作重點(diǎn)從設(shè)備停電檢修轉(zhuǎn)移到對(duì)設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)、分析和評(píng)價(jià)、預(yù)控，大幅度減少了設(shè)備過(guò)修、失修，檢修工作量明顯下降，降低了設(shè)備檢修、試驗(yàn)成本，設(shè)備可靠性明顯提高。但由于技術(shù)的限制，狀態(tài)檢修仍然存在停電例行試驗(yàn)周期。 隨著用電需求和電力設(shè)備制造技術(shù)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備電壓等級(jí)越來(lái)越高，容量也越來(lái)越大，電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，相應(yīng)的電力設(shè)備單臺(tái)造價(jià)不斷攀升，全面檢修時(shí)間不斷延長(zhǎng)，人力物力等各項(xiàng)花費(fèi)也逐步贈(zèng)加，這與減少停電時(shí)間、降低維護(hù)成本的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)要求及運(yùn)維人員減少等現(xiàn)狀之間的矛盾不斷加大。為解決這一問(wèn)題，需進(jìn)一步發(fā)展在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)以替代例行停電試驗(yàn)【2-3】，最終形成基于非停電試驗(yàn)的狀態(tài)檢修模式。 GIS設(shè)備是電力設(shè)備最主要最重要的設(shè)備之一，是最早開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修的設(shè)備之一。目前，GIS設(shè)備巡檢和例行試驗(yàn)項(xiàng)目包括外觀檢查、氣體密度值檢查、操作機(jī)構(gòu)狀態(tài)檢查、紅外熱像檢測(cè)、元件試驗(yàn)等，獲取的設(shè)備狀態(tài)信息量有限、信息滯后，部分試驗(yàn)項(xiàng)目需要停電才能開(kāi)展，影響了供電可靠性，且難以滿足狀態(tài)評(píng)價(jià)和狀態(tài)管控的要求。為此，對(duì)GIS取消例行停電試驗(yàn)可行性及相關(guān)狀態(tài)檢修方法開(kāi)展了研究，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。 1 GIS缺陷故障分析GIS設(shè)備共有十類主要類型故障，包括金屬尖端放電、自由金屬顆粒放電、絕緣表面缺陷（包括盆式絕緣子、絕緣拉桿、支撐絕緣子等絕緣件沿面污穢）、絕緣內(nèi)部缺陷（包括盆式絕緣子、絕緣拉桿、支撐絕緣子等絕緣件內(nèi)部空穴）、懸浮電位放電缺陷（內(nèi)部部件松動(dòng)）、機(jī)械振動(dòng)缺陷（內(nèi)部部件松動(dòng)等）、本體破損（開(kāi)裂、漏氣）、發(fā)熱、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷等。 1）金屬尖端放電。對(duì)金屬尖端缺陷而言，超聲波、特高頻局部放電檢測(cè)均具有較好的靈敏度，而對(duì)于超聲波法而言，需要正對(duì)放電位置（軸向、圓周）才能具有最高的靈敏度，特高頻法則不需要。 2）自由金屬顆粒。從絕緣狀態(tài)評(píng)估的角度出發(fā)，自由金屬微粒放電推薦采用超聲波檢測(cè)方法，其模式識(shí)別及危險(xiǎn)程度評(píng)估與其他缺陷不同，主要采用飛行譜圖，對(duì)其飛行譜圖進(jìn)行計(jì)算，得到飛行高度，進(jìn)而進(jìn)行危險(xiǎn)程度評(píng)估。 3）絕緣表面放電。多年研究結(jié)果與檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)很強(qiáng)的表面放電，距離放電點(diǎn)很近的特高頻內(nèi)置傳感器會(huì)有微弱反應(yīng)；超聲波法對(duì)絕緣表面放電很難檢測(cè)出。 4）絕緣內(nèi)部缺陷。對(duì)絕緣內(nèi)部氣隙缺陷，如在盆式絕緣子上，超聲波、特高頻局部放電檢測(cè)均能良好反應(yīng)，但如在絕緣拉桿等位置，由于超聲波距離較遠(yuǎn)，靈敏度會(huì)差一些。 5）懸浮電位缺陷。對(duì)于懸浮電位放電，其一旦發(fā)生放電，往往幅值很大，沒(méi)有小放電，這一點(diǎn)從超聲波、特高頻局部放電檢測(cè)譜圖上很容易判別。由于其放電幅值很大，易于導(dǎo)致氣體劣化，氣體成分分析也能檢測(cè)到異常，所以認(rèn)為一旦發(fā)生這種放電，就需要進(jìn)行處理。 6）機(jī)械振動(dòng)缺陷。對(duì)于機(jī)械振動(dòng)缺陷，一般通過(guò)檢測(cè)機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的超聲信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、局放信號(hào)加以診斷。 7）本體破損（開(kāi)裂、漏氣）。一般可通過(guò)日常巡視密度繼電器或SF6氣體壓力在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)密度繼電器壓力明顯下降時(shí)，采用SF6氣體泄露檢測(cè)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，找出本體氣體泄露點(diǎn)，及時(shí)對(duì)漏氣缺陷隱患進(jìn)行維修處理，有效避免漏氣故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響。另外，日常SF6氣體泄露帶電檢測(cè)也是發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備本體破損（開(kāi)裂、漏氣）的重要手段之一。 8）發(fā)熱缺陷。對(duì)于GIS內(nèi)部過(guò)熱缺陷，除可以通過(guò)外部罐體紅外熱像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)外，某些情況下還可以通過(guò)SF6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)方法檢出。GIS外部過(guò)熱缺陷，主要通過(guò)外部罐體紅外熱像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)。 9）操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷。如果操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生部件松動(dòng)等缺陷，其機(jī)械振動(dòng)情況可通過(guò)超聲波、振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法檢出，若同時(shí)伴隨懸浮電位放電情況時(shí)，可通過(guò)超聲波、特高頻局放檢測(cè)發(fā)現(xiàn)；如果操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在機(jī)械性能缺陷，而未發(fā)生明顯機(jī)械振動(dòng)與局部放電時(shí)，能通過(guò)分合閘線圈電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流、行程時(shí)間曲線等狀態(tài)檢測(cè)方法檢出。 綜上所述，GIS主要缺陷故障對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法見(jiàn)表1。 表1 GIS主要缺陷故障對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法 
2 帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）項(xiàng)目分析GIS設(shè)備帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）項(xiàng)目主要有：紅外成像檢測(cè)、紫外成像檢測(cè)、SF6氣體分解產(chǎn)物、純度檢測(cè)、SF6氣體溫度、壓力、濕度檢測(cè)、SF6氣體泄漏檢測(cè)、超聲波局部放電檢測(cè)、特高頻局部放電檢測(cè)、X射線數(shù)字成像檢測(cè)、機(jī)械特性狀態(tài)檢測(cè)等。 1）紅外成像檢測(cè)。通過(guò)紅外檢測(cè)的手段能發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備的發(fā)熱缺陷【4】，如外殼未充分接地導(dǎo)致外殼發(fā)熱，插頭受潮導(dǎo)致壓力表信號(hào)接點(diǎn)盒同類相比溫差較大、跨接銅排連接螺栓發(fā)熱、波紋管發(fā)熱、氣室連通金屬管發(fā)熱、內(nèi)部觸指發(fā)熱導(dǎo)致氣室相間存在明顯溫差、因接觸不良導(dǎo)致套管接頭發(fā)熱等。 2）紫外成像檢測(cè)。通過(guò)紫外成像檢測(cè)GIS設(shè)備套管放電情況【5-6】，以檢查套管表面污染程度、評(píng)估套管是否有絕緣缺陷及其缺陷的程度等。 開(kāi)展GIS設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)時(shí)，可以通過(guò)紫外成像檢測(cè)GIS設(shè)備外部的無(wú)線電干擾源，以排除干擾，便于GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電缺陷的綜合診斷。 3）SF6氣體分解產(chǎn)物、純度檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)運(yùn)行SF6電氣設(shè)備的分解產(chǎn)物【7-10】，可成功判斷絕緣沿面缺陷、套管分解產(chǎn)物異常、懸浮電位放電、固體絕緣異常發(fā)熱等潛伏性缺陷，也能實(shí)現(xiàn)事故后的設(shè)備故障氣室定位。 4）SF6氣體溫度、壓力、濕度檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)SF6氣體密度值的變化，可以判斷電氣設(shè)備是否漏氣。SF6中的水分不僅對(duì)電氣設(shè)備絕緣性能、開(kāi)斷性能有影響，而且會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部的金屬件和絕緣件性能產(chǎn)生影響。因此，通過(guò)對(duì)高壓電氣設(shè)備內(nèi)SF6氣體溫度、壓力、微水含量進(jìn)行帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)），及時(shí)、準(zhǔn)確掌握電氣設(shè)備中SF6氣體狀態(tài)，對(duì)電力設(shè)備的安全可靠運(yùn)行非常重要。 5）SF6氣體泄漏檢測(cè)。SF6氣體泄露檢測(cè)能用于GIS設(shè)備外部氣體泄露點(diǎn)的檢測(cè)與準(zhǔn)確定位【11】，例如，GIS設(shè)備頂部安裝盤、連接管路砂眼、連接法蘭處等。 6）超聲波局部放電檢測(cè)。超聲波局部放電檢測(cè)技術(shù)可用于GIS設(shè)備【12-13】懸浮電位缺陷、絕緣缺陷、電暈缺陷、自由金屬微粒缺陷、及異常機(jī)械振動(dòng)缺陷的檢測(cè)。 7）特高頻局部放電檢測(cè)。特高頻局放試驗(yàn)【14-17】通常用于檢測(cè)GIS電暈放電，空穴放電，自由金屬顆粒放電和懸浮電位放電等典型的局放信號(hào)。 8）X射線數(shù)字成像檢測(cè)。利用X射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行可視化無(wú)損檢測(cè)【18-20】，能在不解體設(shè)備、不破壞環(huán)境情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部情況直觀、可靠、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，可檢測(cè)出不同的缺陷類型，如工具、裝配件（螺栓、螺母和墊片）、干燥劑散落的異物類缺陷，螺絲未擰緊、屏蔽罩松動(dòng)、隔離開(kāi)關(guān)合閘不到位、隔離開(kāi)關(guān)分閘不到位的裝配類缺陷和觸頭附近腔體內(nèi)部散落的金屬顆粒（銅金屬顆粒）、支撐絕緣子內(nèi)部氣泡、操作絕緣桿松脫的材料類缺陷等。 9）機(jī)械性能狀態(tài)檢測(cè)。通過(guò)分合閘線圈電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流、行程時(shí)間曲線等機(jī)械性能狀態(tài)檢測(cè)方法，能夠發(fā)現(xiàn)斷路器機(jī)械性能缺陷，且這些方法已得到成熟應(yīng)用。 10）機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)?；贕IS設(shè)備振動(dòng)情況的檢測(cè)，能提前發(fā)現(xiàn)潛伏性的機(jī)械故障或缺陷（異常機(jī)械振動(dòng)），為GIS設(shè)備缺陷診斷及分析提供一種新的思路。 GIS不同帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）項(xiàng)目的用途匯總見(jiàn)表2。 表2 GIS帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）項(xiàng)目能發(fā)現(xiàn)的缺陷故障 
由表1和表2可以看出：現(xiàn)有帶電檢測(cè)（在線監(jiān)測(cè)）技術(shù)能對(duì)GIS設(shè)備主要缺陷故障做到相對(duì)有效的全覆蓋，取消GIS設(shè)備例行停電試驗(yàn)是可行的。 3 GIS取消例行停電試驗(yàn)狀態(tài)檢修方法將GIS設(shè)備取消例行停電試驗(yàn)所需進(jìn)行的非停電試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目分為非停電例行試驗(yàn)與診斷試驗(yàn)，所述非停電例行試驗(yàn)包括紅外熱像檢測(cè)、紫外檢測(cè)、超高頻局部放電檢測(cè)、超聲波局部放電檢測(cè)、SF6氣體濕度檢測(cè)、SF6氣體分解物檢測(cè)；所述非停電診斷試驗(yàn)是指巡檢、在線監(jiān)測(cè)、非停電例行試驗(yàn)等發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)不良，或經(jīng)受了不良工況，或受家族缺陷警示，或連續(xù)運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，為進(jìn)一步評(píng)估設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行的帶電檢測(cè)，包括SF6氣體純度檢測(cè)、SF6氣體泄漏檢測(cè)、X射線數(shù)字成像檢測(cè)、機(jī)械性能狀態(tài)檢測(cè)、機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)。 所述狀態(tài)檢修方法按以下流程（見(jiàn)圖1）進(jìn)行。 1）按照周期要求開(kāi)展非停電例行試驗(yàn)，若通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果，能夠準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)，則直接制定相應(yīng)檢修策略；若需進(jìn)一步分析設(shè)備狀態(tài)，則繼續(xù)開(kāi)展非停電診斷試驗(yàn)進(jìn)行綜合評(píng)估。  圖1 GIS取消例行停電試驗(yàn)的狀態(tài)檢修方法流程示意圖 2）若懷疑SF6氣體質(zhì)量存在問(wèn)題，或者配合事故分析時(shí)，可選擇性地進(jìn)行 SF6氣體純度檢測(cè)。 若氣體壓力降低、補(bǔ)氣間隔小于2年時(shí)，補(bǔ)氣完成后、當(dāng)氣體密度表顯示密度下降或定性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)氣體泄漏時(shí)，進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測(cè)。 若通過(guò)超聲波、超高頻局部放電檢測(cè)或SF6氣體分解物檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常，且懷疑該缺陷為工具、裝配件、干燥劑散落的異物類缺陷，螺絲未擰緊、屏蔽罩松動(dòng)、隔離開(kāi)關(guān)合閘不到位、隔離開(kāi)關(guān)分閘不到位的裝配類缺陷和觸頭附近腔體內(nèi)部散落的金屬顆粒、支撐絕緣子內(nèi)部氣泡、操作絕緣桿松脫的材料類缺陷，可利用X射線數(shù)字成像檢測(cè)對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行可視化無(wú)損檢測(cè)，綜合分析判斷。 若懷疑GIS設(shè)備斷路器存在機(jī)械性能缺陷，可進(jìn)行分合閘線圈電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流機(jī)械性能狀態(tài)檢測(cè)。 若懷疑GIS設(shè)備斷路器存在潛伏性的機(jī)械故障或缺陷，可進(jìn)行超聲波檢測(cè)、基于振動(dòng)信號(hào)的機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)。 3）根據(jù)非停電例行試驗(yàn)與診斷試驗(yàn)綜合評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)檢修策略。 檢修策略分為按正常周期開(kāi)展非停電例行試驗(yàn)、縮短帶電檢測(cè)周期加強(qiáng)跟蹤、停電檢修三種。 進(jìn)一步的，若檢修策略為停電檢修，則根據(jù)需要開(kāi)展主回路絕緣電阻、主回路電阻測(cè)量、主回路交流耐壓試驗(yàn)、氣體密封性檢測(cè)等停電試驗(yàn)后進(jìn)行相應(yīng)檢修處理。 例如，檢測(cè)人員對(duì)某220 kV GIS開(kāi)展帶電檢測(cè)，在某間隔B相出線的F、G、H三個(gè)盆式絕緣子處均測(cè)量到較強(qiáng)的特高頻局部放電信號(hào)，應(yīng)用幅值定位法對(duì)局部放電信號(hào)位置進(jìn)行初步定位，結(jié)果表明，位置G處的異常信號(hào)幅值最大。超聲波法和SF6氣體成分分析法均未測(cè)量到可疑信號(hào)。根據(jù)特高頻法測(cè)量到的PRPD譜圖，將其初步判斷該放電缺陷為絕緣內(nèi)部氣隙類放電。然后在存在疑似信號(hào)的絕緣子處安裝了局部放電特高頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行24 h監(jiān)控，一直持續(xù)3個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)信號(hào)在逐步增大，隨即決定解體檢修。對(duì)F、G、H盆式絕緣子進(jìn)行X光探傷、耐壓、局部放電試驗(yàn)，F(xiàn)、H兩個(gè)盆式絕緣子都通過(guò)了三項(xiàng)試驗(yàn)，而G盆子僅通過(guò)了耐壓試驗(yàn)，X光照射發(fā)現(xiàn)在其內(nèi)部澆筑口下部存在一條長(zhǎng)約150 mm、直徑約為2 mm的氣隙，其局部放電量為2.37 nC。最后對(duì)缺陷盆式絕緣子進(jìn)行了更換，送電后運(yùn)行正常。 4 結(jié)論采用多種非停電試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行帶電檢測(cè)，具有獲取設(shè)備狀態(tài)信息量全面、對(duì)主要缺陷故障有效覆蓋等突出優(yōu)點(diǎn)，避免了現(xiàn)有巡檢和例行試驗(yàn)項(xiàng)目存在的諸多問(wèn)題，能夠在不停電情況下實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、方便地掌握GIS設(shè)備運(yùn)行狀況，制定相應(yīng)檢修策略，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。 [參考文獻(xiàn)] （References） [1] 李峰，劉亞平，陶永健，等.變電站設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（21）：119-121.LI Feng,LIU Yaping,TAO Yongjian,et al.Research on substation equipment condition maintenance technology[J].China High-Tech Enterprises，2010（21）：119-121. 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GIS Condition-based Maintenance Methods after Canceling Routine Black-out Tests DENG Wanting1,CHEN Min1,LIU Rui1 [Abstract] In this paper,based on the analysis of the GIS fault and energized tests(on line monitoring),the feasibility of the GIS equipment to cancel the routine black-out tests for the GIS equipment is studied.And introduces the GIS condition-based maintenance methods after canceling routine black-out tests are introduced,which can makes it more easier to real-time,accurately and conveniently master the operation conditions of GIS equipment,and formulate the corresponding maintenance strategyies,to ensure safe and reliable operation of the equipment. [Key words] GIS；energized test；routine black-out test；condition-based maintenance [中圖分類號(hào)] TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]1006-3986(2017)03-0019-06 DOI：10.19308/j.hep.2017.03.005 [收稿日期] 2017-02-13 [作者簡(jiǎn)介] 鄧萬(wàn)婷（1973），女，湖北荊門人，碩士，高級(jí)工程師。 [基金項(xiàng)目] 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司科技項(xiàng)目（521532150007） |
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來(lái)自： GXF360 > 《電氣技術(shù)》
主要缺陷故障類型異物放電盆式絕緣子、絕緣拉桿、支撐絕緣子部件松動(dòng)本體破損（開(kāi)裂、漏氣）發(fā)熱缺陷操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷金屬尖端放電自由金屬顆粒放電絕緣表面放電絕緣內(nèi)部放電懸浮電位放電機(jī)械振動(dòng)缺陷部件松動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)、懸浮電位）機(jī)械性能缺陷檢測(cè)方法超聲波、特高頻、SF
帶電（在線）檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目紅外成像檢測(cè)紫外成像檢測(cè)SF
