CN108181597A - 一种gis特高频局部放电传感器现场检验方法 - Google Patents

一种gis特高频局部放电传感器现场检验方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于GIS局部放电技术领域，尤其涉及一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法。本发明包括以下步骤：外观检查，绝缘性能检查以及灵敏度检查。本发明安全可靠性高，适用范围广，能够有效检验对于GIS只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的现场情况。本发明中的检验装置安装、维护方便，避免了大量安装内置特高频局部放电传感器，可以为电力单位减少大量物力、财力和人力，提高经济效益，保障电力设备的运行安全。所需检验设备简单，布置方便，能够对特高频局部放电传感器的性能和灵敏度进行有效检验。

Description

一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法
技术领域
本发明属于GIS局部放电技术领域，尤其涉及一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法。
背景技术
GIS局部放电检测作为有效的检测手段和分析诊断技术，能够及时、准确地掌握设备健康状态，保证设备的安全、可靠和经济运行。几年来，国家电网公司深入引进、学习和推广应用适用的输变电设备局部放电检测技术，发现了大量潜在性设备隐患，并及时采取有效防控措施，降低了事故发生的概率。电力设备局部放电检测技术的不断推广应用有利于科学地进行检修需求决策，合理安排检修项目、检修时间和检修周期，有效降低检修成本，提高设备可用性；有利于形成符合状态检修要求的管理体制，提高电网检修、运行的基础管理水平；有利于在企业中营造科学决策、改革创新的氛围，为增强企业的综合竞争力提供保证。
GIS局部放电检测通常采用特高频检测方法，通过在GIS上安装局部放电监测系统，实时测试GIS内发出的特高频信号，分析信号的幅值、相位等参数特征，诊断GIS内是否存在局部放电。影响GIS局部放电检测系统性能的主要因素包括传感器响应特性、信号处理能力以及抗干扰能力。其中传感器性能无法保证是影响检测系统性能的主要原因。
目前，GIS 特高频局放检测技术仍存在以下问题：
(1) 传感器有效性方面，各类生产厂家的特高频局部放电传感器制造水平良莠不齐，缺少对于传感器检测能力的专项性能检测手段，不能有效的检测设备局放缺陷，大大减低了设备局部放电带电检测检出率；
(2) 传感器可靠性方面：部分GIS 特高频局部放电传感器抗干扰能力差，在安装后没有有效的现场检验方法，部分产品在安装后仍存在设计缺陷，不能有效检测局部放电缺陷，部分产品在运行中会出现传感单元老化和失灵现象，不能可靠的对GIS 进行局放检测；
(3) 规范标准化方面：特高频局部放电传感器现场检验目前缺乏有效统一的检验方法，无法实现特高频局部放电传感器检测灵敏度校验，也无法做到对特高频局部放电传感器的定量评价，不利于运行单位选型采购，无法有效保障入网检测传感器的质量水平，造成不必要经济损失，危害电网安全。
分析以上问题，急需一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，建立检测特高频局部放电传感器遵循的标准、设计检测方法、搭建检测平台完成目前无法对特高频局部放电传感器现场检验的问题。鉴于此，为了推动局放检测技术的健康规范发展，解决工程应用中的实际问题，实现高效的状态检修工作，降低设备事故率，保障电网安全运行，有必要对一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法进行研究。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其目的是为了解决特高频局部放电传感器现场检验方法所存在的问题，规范GIS特高频局部放电传感器现场检验的工作质量，提高工作效率，并能够及时发现GIS特高频局部放电传感器所存在的隐患和问题，维持GIS的健康状态，防止GIS绝缘缺陷导致故障的发生。
为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，包括以下步骤：
1) 外观检查：需要检查的部件包括传感器整体结构、密封圈、信号输出接口、其他辅助部件和防水性能；
2) 绝缘性能检查：对没有工频接地保护装置的特高频局部放电传感器，在GIS不带电运行期间，用500V绝缘电阻表测量被测传感器信号输出接口与接地端子之间的绝缘电阻，测量值应大于5MΩ；
3) 灵敏度检查：对于现场安装多个内置式特高频局部放电传感器的GIS，在被测传感器两侧，距离最近的另外两个局部放电传感器，分别用标准局部放电信号发生器注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号；对于现场只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的GIS，在被测传感器两侧，设计最远覆盖位置的盆式绝缘子处，通过特高频信号发射天线，分别用标准局部放电信号发生器注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号。
所述外观检查的具体要求包括：
1) 传感器整体结构完好，各部件安装位置与设计图纸相符，加工工艺满足要求；
2) 密封圈规格适中，与密封槽吻合，密封圈无划伤、无异物；
3) 接口外观完好、无变形，可方便与信号传输线紧固连接；
4) 其他辅助部件主要包括紧固件等，要求无划伤、无锈蚀、无变形，与传感器各部件连接紧固；
5) 传感器信号馈出接口处有良好的防水密封设计。
所述绝缘性能检查，采用绝缘电阻表测量其信号输出接口与接地端子之间的绝缘电阻，测量值应大于5MΩ；绝缘电阻表额定输出电压不小于500V，准确度等级不低于10级。
所述对于现场安装多个内置式特高频局部放电传感器的GIS的灵敏度检测，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号，信号幅值大于标准局部放电信号采集装置最小测量值5dBm以上。
所述对于现场只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的GIS的灵敏度检测，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号，信号幅值应大于标准局部放电信号采集装置最小测量值10dBm以上。
所述标准局部放电信号发生器能产生模拟局部放电脉冲信号，脉冲上升沿小于400ps，脉冲宽度可调50ns-1000ns，峰值电压可调2V-200V，脉冲频率可调20Hz-50Hz。
所述标准局部放电信号采集装置通过同轴电缆与被测传感器连接，以采集并显示局部放电信号，方式为脉冲方式，信号幅值以dBm表示，带宽1GHz，采样率6GS/s，测量到的最小信号在300MHz～2000MHz信号强度范围内不小于-70dBm。
所述特高频信号发射天线在300MHz～2000MHz频带内，平均有效高度不小于10mm；特高频信号发射天线结构为：矩形筒体的外壳内浇注有相对磁导率为1.0、相对介电常数为4.0的环氧树脂材料，环氧树脂材料将梯齿形对数周期楔形天线和馈线一起封装，外壳筒底外设有天线接线端子，梯齿形对数周期楔形天线呈可与GIS盆式绝缘子外表紧密接触的部分球壳状，天线最大线径0.34m，最小线径0.05m，宽度为40mm，输入阻抗为50Ω。
所述特高频信号发射天线增益为9dB，在300MHz～2000MHz频带内驻波比小于1.5，主瓣最大值在竖直离开顶点的方向上，发射为线极化。
本发明的优点及有益效果是：
（1）安全可靠性高。采用本发明所述方法无需对GIS做任何的改动，不需停电，即可对特高频局部放电传感器的灵敏度进行有效检验，不影响GIS的正常运行。
（2）适用范围广。采用本发明所述方法对GIS特高频局部放电传感器现场检验，适用于66kV~500kV变电站的GIS特高频局部放电传感器现场检验。
（3）能够有效检验对于GIS只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的现场情况。
（4）本发明所述方法中的检验装置安装、维护方便，避免了大量安装内置特高频局部放电传感器，可以为电力单位减少大量物力、财力和人力，提高经济效益，保障电力设备的运行安全。
本发明所述一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，所需检验设备简单，布置方便，能够对特高频局部放电传感器的性能和灵敏度进行有效检验。
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。
附图说明
图1为本发明中标准局部放电信号发生器注入脉冲信号示意图；
图2为本发明中GIS特高频局部放电传感器现场检验方法的检验流程图；
图3为本发明中GIS安装多个特高频局部放电传感器的灵敏度检验示意图；
图4为本发明中GIS只安装一个特高频局部放电传感器的灵敏度检验示意图。
图中：被测传感器1，标准局部放电信号发生器2，标准局部放电信号采集装置3，特高频信号发射天线4。
具体实施方式
本发明是一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，依据其检验步骤，以及使用本发明中所述的检验仪器，在实验室条件和现场运行中的110kV和220kV的GIS上实现对GIS特高频局部放电传感器进行现场检验。
如图1所示，图1为本发明所述的标准局部放电信号发生器的脉冲信号输出波形，标准局部放电信号发生器能产生模拟局部放电脉冲信号，脉冲上升沿小于400ps，脉冲宽度可调50ns-1000ns，峰值电压可调2V-200V，脉冲频率可调20Hz-50Hz。
如图2所示，图2为本发明所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法的整体流程图，主要包括外观检查、绝缘性能检查和灵敏度检查。
所述的外观检查，需要检查的部件包括传感器整体结构、密封圈、信号输出接口、其他辅助部件和防水性能。具体要求包括：
1) 传感器整体结构完好，各部件安装位置与设计图纸相符，加工工艺满足要求。
2) 密封圈规格适中，与密封槽吻合，密封圈无划伤、无异物。
3) 接口外观完好、无变形，可方便与信号传输线紧固连接。
4) 其他辅助部件主要包括紧固件等，要求无划伤、无锈蚀、无变形，与传感器各部件连接紧固。
5) 传感器信号馈出接口处有良好的防水密封设计。
所述的绝缘性能检查，是对没有工频接地保护装置的特高频局部放电传感器，在GIS不带电运行期间，用500V绝缘电阻表测量被测传感器信号输出接口与接地端子之间的绝缘电阻，测量值应大于5MΩ。绝缘电阻表额定输出电压不小于500V，准确度等级不低于10级。
如图3所示，图3为本发明所述的对于现场安装多个内置式特高频局部放电传感器的GIS的灵敏度检查示意图。在被测传感器两侧，距离最近的另外两个局部放电传感器，分别用标准局部放电信号发生器注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号。信号幅值应大于标准局部放电信号采集装置最小测量值5dBm以上。
如图4所示，图4为本发明所述的对于现场只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的GIS的灵敏度检查示意图。在被测传感器1两侧，设计最远覆盖位置的盆式绝缘子处，通过特高频信号发射天线4，分别用标准局部放电信号发生器2注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置3检测被测传感器1的输出信号，信号幅值应大于标准局部放电信号采集装置最小测量值10dBm以上。
所述标准局部放电信号发生器2能产生模拟局部放电脉冲信号，脉冲上升沿小于400ps，脉冲宽度可调50ns-1000ns，峰值电压可调2V-200V，脉冲频率可调20Hz-50Hz。
所述的标准局部放电信号采集装置3，通过同轴电缆与被测传感器连接，以采集并显示局部放电信号，方式为脉冲方式，信号幅值以dBm表示，带宽1GHz，采样率6GS/s，测量到的最小信号在300MHz～2000MHz信号强度范围内不小于-70dBm。
所述的特高频信号发射天线4，在300MHz～2000MHz频带内，平均有效高度不小于10mm。特高频信号发射天线4结构为：矩形筒体的外壳内浇注有相对磁导率为1.0、相对介电常数为4.0的环氧树脂材料，环氧树脂材料将梯齿形对数周期楔形天线和馈线一起封装，外壳筒底外设有天线接线端子，梯齿形对数周期楔形天线呈可与GIS盆式绝缘子外表紧密接触的部分球壳状，天线最大线径0.34m，最小线径0.05m，宽度为40mm，输入阻抗为50Ω。特高频信号发射天线E面和H面的半功率束宽为66度，增益为9dB，在300MHz～2GHz频带内驻波比小于1.5，主瓣最大值在竖直离开顶点的方向上，发射为线极化。

Claims (9)

1.一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征是：包括以下步骤：
1) 外观检查：需要检查的部件包括传感器整体结构、密封圈、信号输出接口、其他辅助部件和防水性能；
2) 绝缘性能检查：对没有工频接地保护装置的特高频局部放电传感器，在GIS不带电运行期间，用500V绝缘电阻表测量被测传感器信号输出接口与接地端子之间的绝缘电阻，测量值应大于5MΩ；
3) 灵敏度检查：对于现场安装多个内置式特高频局部放电传感器的GIS，在被测传感器两侧，距离最近的另外两个局部放电传感器，分别用标准局部放电信号发生器注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号；对于现场只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的GIS，在被测传感器两侧，设计最远覆盖位置的盆式绝缘子处，通过特高频信号发射天线，分别用标准局部放电信号发生器注入脉冲信号，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述外观检查的具体要求包括：
1) 传感器整体结构完好，各部件安装位置与设计图纸相符，加工工艺满足要求；
2) 密封圈规格适中，与密封槽吻合，密封圈无划伤、无异物；
3) 接口外观完好、无变形，可方便与信号传输线紧固连接；
4) 其他辅助部件主要包括紧固件等，要求无划伤、无锈蚀、无变形，与传感器各部件连接紧固；
5) 传感器信号馈出接口处有良好的防水密封设计。
3.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述绝缘性能检查，采用绝缘电阻表测量其信号输出接口与接地端子之间的绝缘电阻，测量值应大于5MΩ；绝缘电阻表额定输出电压不小于500V，准确度等级不低于10级。
4.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述对于现场安装多个内置式特高频局部放电传感器的GIS的灵敏度检测，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号，信号幅值大于标准局部放电信号采集装置最小测量值5dBm以上。
5.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述对于现场只安装了一个特高频局部放电传感器或不具备通过内置特高频局部放电传感器注入模拟信号的GIS的灵敏度检测，用标准局部放电信号采集装置检测被测传感器的输出信号，信号幅值应大于标准局部放电信号采集装置最小测量值10dBm以上。
6.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述标准局部放电信号发生器能产生模拟局部放电脉冲信号，脉冲上升沿小于400ps，脉冲宽度可调50ns-1000ns，峰值电压可调2V-200V，脉冲频率可调20Hz-50Hz。
7.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述标准局部放电信号采集装置通过同轴电缆与被测传感器连接，以采集并显示局部放电信号，方式为脉冲方式，信号幅值以dBm表示，带宽1GHz，采样率6GS/s，测量到的最小信号在300MHz～2000MHz信号强度范围内不小于-70dBm。
8.根据权利要求1所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述特高频信号发射天线在300MHz～2000MHz频带内，平均有效高度不小于10mm；特高频信号发射天线结构为：矩形筒体的外壳内浇注有相对磁导率为1.0、相对介电常数为4.0的环氧树脂材料，环氧树脂材料将梯齿形对数周期楔形天线和馈线一起封装，外壳筒底外设有天线接线端子，梯齿形对数周期楔形天线呈可与GIS盆式绝缘子外表紧密接触的部分球壳状，天线最大线径0.34m，最小线径0.05m，宽度为40mm，输入阻抗为50Ω。
9.根据权利要求8所述的一种GIS特高频局部放电传感器现场检验方法，其特征在于：所述特高频信号发射天线，增益为9dB，在300MHz～2000MHz频带内驻波比小于1.5，主瓣最大值在竖直离开顶点的方向上，发射为线极化。
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