一种gis绝缘子预埋天线式超高频局部放电传感器的研究与应用

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1、一种GIS绝缘子预埋天线式超高频局部放电传感器的研究与应用潘瑞琼(华北电力大学102206,ABB中国有限公司厦门分公司361006)Thesensitivityandapplicationofanon-conventionalUHFPDsensorPANRuiqiong(NorthChinaElectricPowerUniversityBeijing102206;ABBChinalimitedXiamenbranch361006)4摘要：本文介绍了一种用GIS绝缘子预埋天线式UHF局部放电传感器的研究及其应用方案。关键词：GIS局部放电预埋天线UHF传感器灵敏度寿命评估现场校验中图

2、分类号：TM561.3文献标识码：BAbstract:StudyandapplicationofakindofUHFPDsensorwhichisantennainsideGISspacer.Keywords:GIS;Partialdischarge;UHFPDsensor;sensitivity;lifeestimation;onsitecalibration.1引言气体绝缘全封闭组合电器(以下简称GIS)由于其结构紧凑、尺寸小、重量轻、可靠性高、配置灵活、安装方便、操作安全性强、环境适应能力强、维护工作量很小、运行费用低以及抗电磁干扰强等优点，得到越来越广泛的应用。然而，由于GI

3、S的封闭式结构，一旦发生故障，停电检修时需要投入大量的人力物力，且需要较长的维修时间，对电力系统的稳定可靠运行产生严重的影响；同时，将给国民经济造成重大的损失。目前，很多早期投运的GIS渐渐进入设备服务周期末期。据CIGRE联合工作组的国际调查结果表明，截止1995年，１９８５年前投入的GIS发生了５６２次故障，其中绝缘故障占６０％；１９８５年后投运的GIS发生了247次故障，其中绝缘故障占51%[1]。绝缘缺陷在引起击穿等重大故障之前，通常有局部放电现象发生，所以，局部放电在线监测成为评估GIS生命周期的有效途径之一。在GIS局部放电的检测方法中，超高频法已经被证明具有和传统脉冲电

4、流方法一样的灵敏度，且由于其抗干扰能力强而广泛适用于现场局部放电监测[2]和在线监测。其中内置式超高频传感器的灵敏度和抗干扰性高于外置传感器。目前，内置超高频局部放电传感器通常采用的是盘式传感器。2一种利用GIS盆式绝缘子预埋天线作为UHF局部放电传感器的结构ABB公司的ELK-04型和EXK-0型GIS在国内已有20多年的运行时间，最早的项目是1987年的湖北武汉钢铁厂项目和广东佛山供电局的项目。同多数早期的GIS一样，都没有自带局部放电传感器；且因为盆式绝缘子带有金属铝环,没有可供外置式UHF传感器检测局部放电的窗口。但是,ELK-04型和EXK-0型GIS的每一个盆式绝缘子上,

5、都有一个浇注在环氧树脂内的辅助电极（弹簧），通过螺栓连接到接地壳体上。（该弹簧的作用是补偿或均匀静电分布以及消除环氧材料和铝环之间的可能的气穴的影响[3]4。）而且即使有一个螺栓松开了，辅助电极（弹簧）仍然是零电位。因此，可以取辅助电极（弹簧）的中间接头作为UHF天线的连接点，并与同轴电缆连接，作为一种非常规的UHF局部放电传感器来监测局部放电，如图1，2所示。图1绝缘子预埋内部传感器示意图图2传感器的带标准N接头与同轴电缆连接。经试验室试验表明，该类型传感器的灵敏度与内置盘式传感器的灵敏度是相当的[3]。3UHF传感器的灵敏度校验要求由于局部放电的UHF信号幅值受GIS的布置、故障

6、地点和传感器的位置影响很大，因而无法通过GB7354（IEC60270）中的校验方法对该种非常规UHF传感器进行验证。为弥补这个缺点，CIGREＴＦ15/33.03.05建议采用两个步骤来实现灵敏度校验[4]。步骤1.试验室试验。首先，模拟一种故障（比如毛刺尖端，放置在某一传感器附近，施加电压，使其产生局部放电）；通过IEC60270的方法检测局部放电，直到检测到的局部放电为某一设定值，如5pC。同时，通过UHF测量设备测量其相邻UHF传感器上的局部放电信号，根据测量到UHF信号，模拟校验用的脉冲信号。模拟校验用的脉冲信号的上升时间，脉冲电压幅值，脉冲宽度以及后续脉冲的间隔时间应与测

7、量到的实际脉冲保持一致。步骤2.现场校验为保证有效的现场校验，需使用与试验室试验的同一型号的GIS，相同的试验设备。将步骤1得到的模拟脉冲注入到某一传感器上，如果相邻的传感器可以检测到局部放电，则灵敏度校验成功。4项目的实际应用以及可选方案4.1项目应用的可选方案采用这种早期预埋在ELK-04型和EXK-0型GIS内部的辅助电极（弹簧）作为UHF局部放电传感器，如图1，每个隔离绝缘子上均有三个可用的传感器。同时，对于每个项目的需要，可以选用手动（仅通过一个