GIS解决方案-要点.pdf
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1、GIS常见问题的解决方案 一、方案背景说明 1、方案设计的目的 长期以来,电网设备检修采用定期检修和故障检修相结合的模式。定期检修模式建立在以 往设备运行统计规律基础之上, 在多年的生产实践中有效地保障了电网的安全运行,避免了许 多设备事故的发生。 但随着技术进步和电网快速发展,定期检修方式越来越难以适应电网发展 和公司发展的需要,传统检修模式缺点针对性差,存在“小病大治,无病也治”的盲目现象, 设备过修失修现象并存。随着电网规模迅速扩大,定期检修工作量剧增,检修人员紧缺、停电 安排困难问题日益突出。 而且以周期性停电例行试验为基础的状态检修工作存在诸多不足,如: 停电压力大、 停电例行试验无
2、法及时反映设备状态的变化趋势、停电例行试验缺陷检出率低等 问题。基于以上情况,国网正全力推进和建设以“带电检测”为主的状态检修体系,通过强化 带电检测项目的实施, 及时准确的评价设备状态, 做到“应修必修”,防止出现“过修、失修” 。 在实施状态检修新体系后, 将较大程度的减少常规停电检修设备,延长停电检修周期, 提升电 网运行可靠性,降低安全风险。通过对GIS 实行特高频、超声波局放检测,对罐式断路器实 行超声波局放检测,进一步提高对设备的运行状态的诊断水平。 2、GIS 设备的现状 GIS是气体绝缘金属全封闭组合电器的英文缩写,是近几十年发展起来的高、精、尖输变 电设备,该设备技术先进,维
3、护工作量小,运行可靠性高。GIS 设备发展速度非常快,从开始 的几千伏等级已经发展到220KV 、500KV 、750KV等级,有些国家正在发展1000KV等级的 GIS。 GIS 设备事故和重大缺陷有上升趋势, 需要重点关注。 进入二十一世纪后, 伴随着 GIS 设 备应用的显著增多以及设备的国产化,GIS 设备事故和重大缺陷总数及缺陷率在各级电网中有 一定的上升趋势, 在 220 k V等级电网中较为明显。 以广州情况为例, 2009 年共发生紧急 (大) 缺陷 15 次,紧急(重大)缺陷率为 2.80 次/ 百间隔年。其中, 220 k V 等级的 GIS 设 备缺陷率为 6.12 次/
4、 百间隔年,而 110 k V 等级中的设备缺陷率仅为 1.59 次/ 百间隔年。 2010 年度共发生紧急(重大) 缺陷 31 次,紧急(重大)缺陷率为 3.19 次/ 百间隔年。 二、方案总体规划 1、GIS 设备设备功能结构 GIS 设备由断路器、隔离开关、接地开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、 就地控制柜、电缆终端等元件组成。从功能上可划分为:(1) 内部传动系统;(2)密封系统; (3)接地系统; (4)SF6绝缘系统; (5)储能系统; (6)电气控制系统等。 GIS 实物图如下: GIS 结构图如下: 2、GIS 设备常出现的问题 GIS 设备的各组成单元,其面临的工作
5、场景、分担的任务与实现功能上具有明显的差异 性,例如内部传动系统关系到GIS 设备的正常运转,而密封系统更多是涉及SF6气体泄漏与 渗漏气隔 2.1 气体泄漏 气体泄漏是较为常见的故障,使GIS 需要经常补气,严重者将造成GIS 被迫停运。 2.2 水分含量高 SF6气体水分含量增高通常与SF6气体泄漏相联系。因为泄漏的同时,外部的水汽也向 GIS 其室内渗透,致使 SF6气体的含水量增高。 SF6气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘 件闪络的主要原因。 2.3 内部放电 运行经验表明, GIS 内部不清洁、运输中的意外碰撞和绝缘件质量低劣等都可能引起GIS 内部发生放电现象。 2.4 内部元
6、件故障 GIS 内部元件包括断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管、母 线等 盆式绝缘子上端的触头端面有撞击的沟痕 3、GIS 设备产生局放的原因 GIS 设备的局部放电是由其绝缘缺陷造成的,大致可以分为: 3.1 自由金属颗粒 不同形状和材料的金属颗粒来自零部件加工制造、装配、运输和运行中的操作或灭弧过程 中。在电场力的作用下,它在GIS 腔体内部会发生移动。金属颗粒的形状和位置会影响设备 的绝缘水平,其中丝状颗粒危险程度最大。 当移动到高场强区会形成导电通道,导致绝缘击穿。 因此金属颗粒故障常认为是最常见的故障。 3.2 电位悬浮放电 设备内部某些金属部件因安装工艺不良
7、导致松动或者接触不良,在运行过程中可能造成电 位悬浮,形成局部放电,缩短电气距离,耐压水平降低。 断路器 B 相灭弧室动触头拉杆松脱 3.3 导体或外壳上的突起或毛刺(电晕放电) 金属导体表面的突起物、 加工残留的毛刺等。 这些缺陷会造成电场严重集中,导致击穿放 电。 3.4 绝缘子上的颗粒故障(沿面放电) 移动到绝缘子上的颗粒有许多种行为方式,它可能在绝缘子四周移动, 并可能放电、 充电 等,这与水平绝缘子有关系。它也可能固定到绝缘子上,并向绝缘子表面放电,绝缘子表面不 是自热绝缘材料,也可能损害表面,从而最终导致击穿。 断路器下侧与 CT 气室相连的盆式绝缘子下方对罐体沿面放电 刀闸表面遗
8、留灰尘杂质导致盆式绝缘子沿面放电 3.5 机械振动(空穴放电) GIS 中几种典型的缺陷 4、解决方案 4.1 设备简介 XD50局部放电检测仪是我所总结多年局放测量经验研制,系统具备超声波局部放电检测、 暂态地电压局部放电检测、 超高频局部放电检测和高频局部放电检测四大功能。采用声发射检 测技术、暂态地电压检测技术、 超高频检测技术和高频检测技术设计,是新一代高性能数字化 局部放电检测分析仪器。 其完善的功能将使您的检测更加灵活、方便;各种独创的抗干扰技术 使您可以在强干扰环境下进行准确测量;友好的用户界面和高速采样刷新速率;提供了多种波 形分析、记录手段使您更容易判断放电的性质。系统综合运
9、用了计算机技术、声发射技术、暂 态地电压技术、超高频技术、高频技术、模拟电子技术、高速信号采集技术和先进的数字信号 处理及图形显示技术,完成局部放电的自动测量和分析。设备主要组成如下图: 设备正面图设备侧面图 接触式超声波传感器非接触式超声波传感器 高频传感器超高频传感器 暂态地电压接触式超声波前置放大器同步信号传感器 4.2 检测原理 (1)超声波检测原理 GIS内部产生局部放电信号的时候, 会产生冲击的振动及声音, GIS 局部放电会产生声波, 其类型包括纵波、横波和表面波。纵波通过气体传到外壳、横波则需要通过固体介质(比如绝 缘子等)传到外壳。通过贴在GIS 外壳表面的压电式传感器接收这
10、些声波信号,以达到监测 GIS 局部放电的目的。因此可以用在腔体外壁上安装的超声波传感器来测量局部放电信号。 图 2-1 超声波检测局部放电基本原理 (2)超高频检测原理 GIS发生绝缘故障的原因是其内部电场的畸变,往往伴随着局部放电现象, 产生脉冲电流, 其发生的范围小、 过程短,产生的脉冲电流很陡, 电流脉冲上升时间及持续时间仅为纳秒(nS) 级,该电流脉冲将激发出高频电磁波,其主要频段为 0.33GHz,该电磁波可以从 GIS 上的盘 式绝缘子处泄露出来, 采用超高频传感器测量绝缘缝隙处的电磁波,可以发现局部放电, 然后 根据接收的信号强度来分析局部放电的严重程度。 图 2-2 超高频检
11、测法基本原理 4.3 检测方法和部位 (1)超声波检测方法和部位 检测方法 接触式:将传感器放在空气中,记录背景值;再根据上述方法,将传感器放置在被试品外 壁上,观察其幅值增量和放电波形。 检测部位 检测时,每个气隔至少设置一个检测点,断路器、隔离开关、接地开关等有活动部件的气 隔要设置多个测点。 检测注意事项 (a)检测之前,应加强背景检测,背景测量位置应尽量选择被测设备附近金属构架。 (b)检测过程中,应避免敲打被测设备,防止外界振动信号对检测结果造成影响。 图 1 超声波测试点图(绿色远点) (2)超高频检测方法和部位 检测方法 (a)通过多个间隔的超高频数据纵向比较,找出明显异常的间隔
12、。 (b)观察波形,找出明显异常的间隔。 检测部位 鉴于超高频电磁波的传播特性,GIS壳体每一个盆式绝缘子处都应该设置检测点。 检测注意事项 (a) 特高频局放检测仪适用于检测盆式绝缘子为非屏蔽状态的GIS设备,若 GIS的盆式 绝缘子为屏蔽状态则无法检测; (b) 检测中应将同轴电缆完全展开,避免同轴电缆外皮受到刮蹭损伤; (c) 传感器应与盆式绝缘子紧密接触,且应放置于两根禁锢盆式绝缘子螺栓的中间,以 减少螺栓对内部电磁波的屏蔽及传感器与螺栓产生的外部静电干扰; (d)在测量时应尽可能保证传感器与盆式绝缘子的接触,不要因为传感器移动引起的信 号而干扰正确判断; (e) 在检测时应最大限度保
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