一起110kV变电站GIS绝缘子故障定位分析
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国网宁夏电力公司电力科学研究院、西安交通大学、国网河北省电力公司电力科学研究院的研究人员李秀广、郭荣坤、马波、周秀、郭飞，在2016年第12期《电气技术》杂志上撰文，在对126kV GIS设备带电检测发现其存在放电故障，通过多种检测方法对故障进行了定位，判断了故障类型，对GIS带电检测具有一定的借鉴作用。
SF6气体封闭组合电器（GIS）具有绝缘性能好、运行安全可靠、占地面积与空间体积小、安装和维修方便、免维护等优点，为此，GIS设备使用日益广泛。然而，在宁夏电网运行维护过程中，GIS设备的缺点也日渐增多，特别是对于全封闭的GIS设备来说，出现故障后定位和检修都比较困难[1-2]。一旦GIS设备出现故障，相对其他敞开式设备来说平均检修时间要比长很多，往往会造成较大范围的停电，导致非故障设备停电。
近几年，对GIS设备带电检测方法日益增多，检测技术也在不断提高，本文即通过带电检测对一起GIS支柱绝缘子故障进行了精确定位，为GIS设备带电检测推广应用提供了示范作用。
1 例行带电检测情况
某110kV变电站110kV GIS设备为设备型号为ZF5-126，2001年2月18日投入运行。2016年3月28日，对其进行例行带电检测工作中，发现该站110kVⅡ母母线GIS内部存在异常局放信号，经过反复检查确认，怀疑其内部绝缘件存在绝缘放电现象。
（1）特高频局放检测
使用DMS特高频局放检测仪及PDS-T90局放检测仪对该站GIS设备特高频局放检测，在110kVII母河镇线102间隔处检测到异常特高频信号，测试结果如图1、图2所示。
图1 DMS特高频局放检测PRPS/PRPD图谱
图2 T90特高频PRPD/PRPS图谱/周期图谱（增益关）
通过分析图1、图2可以看出，在110kV Ⅱ母河镇线102进线间隔绝缘盆子处测试到局放特高频脉冲信号，放电信号在工频相位的正、负半周均出现，工频周期内呈现两簇，且具有一定对称性，放电幅值较分散，具有绝缘缺陷特征，同时特高频局放检测PRPS/PRPD图谱显示伴随有间歇性悬浮电位信号。
（2）超声波局放检测
对110kV II母母线气室进行超声波局放检测，在B相支撑绝缘子底部盖板部位采用AIA-2超声波局放测试仪及T90测试仪均发现异常超声波信号（A、C相对应盖板部位超声信号正常，罐体其他部位超声信号正常），检测结果如图3、图4所示。
图3 AIA-2超声波局放检测结果
图4 T90超声局放检测图谱
超声波局放检测结果可知，在110kVⅡ母B相支撑绝缘子底部盖板测试到异常超声信号，超声信号有效值及峰值均大于背景值，存在频率成分分量，并且频率成分2大于频率成分1，相位图谱显示单周期内具有明显两簇信号，具有典型局部放电特征。
2 局部放电定位分析
典型的特高频多周期（10ms/格）测试数据如图5所示。
图5 多周期测试数据
由图5可以看出，在工频周期（20ms）正负半周各出现一簇脉冲信号，每簇出现脉冲信号数量较多，幅值大小不均，信号最大幅值为2.08V，周期中偶尔出现单根大脉冲，综合上述判断该气室放电类型为绝缘及浮电位放电同时存在。
（1）定位测试步骤一
首先确认信号来自110kV II母母线气室，将红色传感器放于110kV河镇线102 II母进线C相绝缘盆子处，绿色传感器分别放于红色传感器的上、下、左、右、前、后，现场测试位置如图6所示，现场测试数据如图7所示。
图6 定位步骤一典型现场测试照片
图7 定位步骤一典型测试数据
由以上测试数据分析，红色传感器波形始终出现，绿色传感器波形出现滞后或无波形，由此确认信号来自110kV II母母线气室内。
（2）定位测试步骤二
在经过定位测试步骤1之后，缩小了故障区域，判断信号来自110kV II母母线B相绝缘支撑子处，现场测试照片如图8所示，测试数据如图9所示。
图8 现场测试位置
图9 测试结果
由图9可以看出，红色传感器信号与黄色传感器信号测试数据起始沿基本重合，说明放电源在两传感器中间垂直平面内，如上图蓝线所示平面。重新调整传感器位置之后，测试位置如图10所示，测试结果如图11所示。
图10 现场测试位置
图11 测试结果
通过图11可以看出，红色传感器信号与黄色传感器信号测试数据起始沿重合，说明放电源在两传感器中间垂直平面内，如上图蓝线所示平面。
结合上述定位测试步骤一、步骤二及GIS内部结构，综合判断局放源在110kV II母母线气室内B相母线支撑绝缘子上，如下图12红色圈所示位置。
图12 现场设备放电源位置
3 气体成分检测
为进一步确定缺陷性质，对GIS 110kV II母母线气室进行SF6气体分解产物再次进行了检测，检测发现该气室纯度正常，湿度正常，H2S、SO2含量正常，存在CO含量，CO达19.1ul/l，结合气体分解产物判断GIS内部应存在绝缘部位缺陷，与局放带电检测缺陷性质相匹配。
4 现场检测结果
经过反复检测发现，110kV II母河镇线102间隔处B相支柱绝缘子部位存在绝缘缺陷，并伴随有悬浮电位特征，原因可能为绝缘子内部存在气隙、裂纹或沿面放电，绝缘子导体端及接地端部位存在结构件松动缺陷，建议尽快进行停电检修处理。
5 检修处理措施
根据现场试验检测结论，4月19日对110kVⅡ母母线进行检查。根据定位气室，打开了110kVⅡ母母线气室母线侧盖板，检查发现该气室下端指数绝缘子内部颜色变为深灰色，其余未发现异常现象。现场检查结果如图13所示。更换该绝缘子后，送电后进行带电检测，放电信号消失，设备运行正常。
图13 故障绝缘子
6 结论
（1）通过带电检测对故障位置进行了精确定位，并判断了故障类型，经过解体验证了带电检测的有效性。
（2）带电检测发现异常情况后，应综合多种方法对故障进行定位，判断其故障类型，对严重、危机缺陷需及时停电检修。