gis局部放电检测技术调研报告-清华大学

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1、《GIS局部放电在线检测技术》调研报告高文胜，刘卫东清华大学电机系2009年10月31日35GIS局部放电检测技术目录第一章GIS局部放电检测方法21.1.局部放电对GIS绝缘的危害21.2GIS局部放电的检测方法31.2.1局部放电的电脉冲检测41.2.2局部放电的超声检测41.2.3局部放电的特高频检测5第二章GIS局部放电特高频检测技术72.1特高频检测技术现状72.2特高频法检测系统82.2.1特高频传感器82.2.2特高频信号的采集和分析10第三章局部放电严重程度判定123.1监测信号的趋势分析123.2局部放电量定性校准12

2、第四章局部放电模式识别144.1局部放电特征参数144.1.1局部放电统计特征14354.1.2威布尔参数164.1.3时频分析特征174.1.4分形特征184.1.5基于移动时间窗的特征提取194.1.6自回归模型参数（AR模型系数）194.2局部放电识别方法204.2.1距离分类法204.2.2线性及非线性分类器224.2.3人工神经网络234.2.4模糊概率论识别法[83]25第五章局部放电源定位265.1信号幅值比较法265.2时差定位法265.2.1等时差定位法265.2.2信号初始峰值法275.2.3相关法275.2.3能量

3、累积法28第六章GIS局部放电检测相关标准29参考文献3035第一章GIS局部放电检测方法上世纪SF6气体绝缘组合电器设备（GasInsulatedSwitchgear，GIS）的使用对传统敞开式高压输变电装置而言是一次巨大的革命，GIS自从问世以来发展非常迅速，得到了越来越广泛的应用[1]。GIS具有较高的安全可靠性，是免维护设备。然而，在GIS制造、安装、运行和检修过程中，仍有可能产生一些绝缘缺陷，导致绝缘故障。GIS局部放电在线检测能够帮助及时发现GIS的绝缘缺陷，避免事故的发生，提高GIS的安全运行水平。目前，不断有GIS达到规

4、定的免维护运行年限，如何进行这些设备的维护已是实际面临的迫切问题。GIS的安装特点和变电站现场的电磁环境限制了常规局部放电试验的应用，使得现场条件下对GIS局部放电检测和定位难以有效进行。GIS局部放电在线检测能够弥补常规局部放电试验的不足，为GIS局部放电检测和定位提供了新的技术手段。基于局部放电在线检测，可以实现GIS的状态维修，在充分掌握设备实际状况的基础上，能够制定更为合理的运行方案和检修策略，以便在系统安全性最优的条件下充分挖掘设备潜力，延长其服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用。1.1.局部放电对GIS绝缘的危害如果G

5、IS绝缘结构中存在局部电场集中，或因制造工艺不完善、绝缘材料老化、机械破坏等原因在绝缘中形成缺陷，则在GIS运行时绝缘中的这些部位就容易发生局部放电。局部放电虽然只是绝缘局部发生击穿，但每次放电对绝缘都会造成一定程度的损伤，造成损伤的原因包括：放电导致介质局部温度上升，加速材料的氧化过程；放电产生的带电粒子撞击介质，是分子结构断裂；放电产生的腐蚀性产物与介质化学反应，使介质的电气、机械性能下降。所以为了保证电气设备在运行中的可靠性，通常需要尽量避免绝缘介质中局部放电的发生，或只允许有轻微的局部放电。局部放电对绝缘造成的破坏作用可以归纳如

6、图1所示。35图1局部放电对绝缘的破坏作用1.2GIS局部放电的检测方法GIS局部放电试验是采用专用的检测仪器对GIS在承受高压作用时产生的局部放电信号进行的探测或测量。高灵敏度的局部放电试验能发现GIS绝缘系统的微小缺陷，是出厂试验的重要项目。局部放电试验起源于20世纪40年代对高压设备无线电干扰性质的研究，原称为电晕试验，后来规定只有大气中的局部放电才称为电晕，对一般绝缘的局部放电试验不再用电晕试验的名称。局部放电试验技术经几十年发展已日臻成熟，国际电工委员会（IEC）第60270号出版物对该试验验技术已作详细规定。局部放电试验电压

7、根据被试设备的技术规范而定，通常在最高工作电压的1.1~1.5倍的范围内。考虑到实际运行中会出现过电压激发起局部放电，而后在运行电压下放电并不熄灭的情况，因此在试验中也规定短时增加更高电压，然后降回到试验电压下持续一段时间进行测试。允许的局部放电量的标准因设备而异。对于工作场强很高，绝缘材料易在局部放电作用下损伤的设备，例如GIS，限制非常严格，出厂试验要求局部放电不得大于10pC。局部放电会产生下述效应：①在提供电压的电回路中产生电脉冲信号；②在介质中产生功率损耗：③在紫外可见光波段直至无线电频率范围内有电磁辐射；④声辐射；⑤材料受放

8、电作用后的化学变化。针对不同的放电效应有不同的试验方法，均能从不同侧面反应局部放电的状况和程度。目前比较行之有效的检测方法是对局部放电脉冲、超声波和特高频电磁辐射信号进行探测。351.2.1局部放电的电脉冲