
GIS局放檢測
UHF最初是由英國中央電力局(Central Electricity Generating Board,CEGB)提出來的,該方法由Scottish Power於1986年最先引進並應用於英國的Torness 420kV的GIS設備上。經過三十餘年的(de)發展(zhǎn),該方法逐(zhú)漸成熟,相關(guān)的技術標準也相繼形成(chéng)。英國的Strathclyde大學等多所學校的研究工(gōng)作最為突出。此外,英國的Rolls Royce工業電力集團、QualitrolDMS,德國(guó)的Siemens AG,Doble-Lemke,瑞士的ABB,荷蘭的KEMA,法國的ALSTOM T&D,日本的Kyushu Institute of Technology、東京電(diàn)力(lì)、三(sān)菱、東芝、日立、AEPower Systems,韓國的Power System Diagnosis Tech,HYOSUNGCorporation,澳大利亞的New South Wales大學(xué)、Powerlink Queensland Ltd作了大量的基礎(chǔ)理論研究(jiū)與(yǔ)技術開發工作。自20世紀90年代末以來,我國的清華大學等多所高校和公司也開展了大量的研究和推廣(guǎng)工作,取得了一定的研究成(chéng)果。從2006年以來,UHF局放檢測技術在國家電網公司和南方電網公司得到了廣泛(fàn)應用,特別是在(zài)氣體絕緣金屬封閉開關設備(bèi)(Gas Insulation Switchgear, GIS)的絕緣缺陷檢測中發揮了重要作用。
20世20世紀90年代,由Judd和Hampton等人對局放電磁波的激勵特性及其傳播特性做了研究,對電磁波的表達式進行了推導(dǎo)分析。此外,還提出采用有限時(shí)域差(chà)分(fèn)(FDTD)方法對GIS局放的激勵特性進行仿真分析。德國(guó)Stuttgart大學(xué)的Kurrer和Feser等研究人員采用脈衝電流法、超聲波法和UHF法對(duì)GIS中局放進行檢(jiǎn)測研究,對電磁波在GIS腔體內傳播衰減情況進行了研(yán)究。日本大阪大學的Kawada和東京電力公司的Okabe等人對GIS內電(diàn)磁波的激勵和傳播特性以及采用UHF方法對其進行檢測做了很多細致的仿真和研究工(gōng)作。荷(hé)蘭Delft理工大學的Gulski和Meijer等學者采用並對比了脈衝電流(liú)法、UHF窄(zhǎi)帶以及寬帶法檢測局放的(de)結果,指出可以通過分析檢測到(dào)的局(jú)放信號,對GIS設備進行風險評估。上世紀90年代以來,以英國DMS公(gōng)司為代表的特高(gāo)頻局放檢(jiǎn)測儀器製造企業成功研製了便攜式(shì)檢測裝置,並得到了廣泛應用。國內的一些儀器(qì)製造企業於2007年以來將該技術引(yǐn)入國內,開始(shǐ)研製、開發特高頻局放檢測裝置,並投入商業(yè)運行,但整體性能尚不及(jí)國外水平。
目前己在韓國、英(yīng)國(guó)、香港、新加坡等30多個國家和地(dì)區(qū)廣泛應用,積累了幾十年的現場應用(yòng)經驗。在對UHF檢測技術進行大(dà)量研究工作基礎之上,國外一(yī)些研究機構(gòu)和設備廠商陸續開展了基於UHF技術的局放檢(jiǎn)測(cè)設(shè)備的研製,應用於現場檢測並取得了一些現場運行(háng)經驗。如:①英國DMS公司(sī)開發出世界上首套UHF局放(fàng)在線監測係(xì)統;②荷蘭Delft理工大學的Smit和Meijer等學者開發了一套(tào)UHF便攜式多目標GIS局放在線檢測係統;③韓國HYOSUNG Corporation公司開(kāi)發了一套基於UHF的(de)智(zhì)能局部放電監測係統(Intelligent Partial Discharge Monitoring,iPDM),用(yòng)於監測25.8kV GIS。該係(xì)統運用時頻變換進行信號降噪,利用人工神經(jīng)網絡的診斷(duàn)係(xì)統可以正確診斷局放原因,給出(chū)pC-dBm標定關係以及風險評估結果;⑤日(rì)本的AE Power System Corporation公司開發了(le)基於UHF技術的GIS局放檢測係統。該係統對比不同類型內置傳感器的檢測效果,采用神經網絡對故障缺陷進(jìn)行模式識別,並給出了係統現場運行經驗;⑥日本的HitachiEngineering&Services公司開發出一套便攜式GIS局放檢測係統。該(gāi)係統具有較高的檢測靈(líng)敏度,采用(yòng)神經網絡理(lǐ)論用於缺陷類型識別以及可以對放電源進行定位;⑦德國Siemens AG公司的Huecke等人開(kāi)發了(le)一套基於UHF技術的GIS局放檢測係統。每套係統帶有3個檢測單元(yuán),每個單元可接9路UHF傳感(gǎn)器,單元之間采用以太(tài)網通信,後台專家(jiā)係統帶有診斷功能,可以給出缺陷類型。
2000年(nián)初,UHF局放檢測技術開始引入國內。2006年起,通過(guò)與(yǔ)新加坡新能源電網公(gōng)司進行同業對標,以北京、上海(hǎi)、天津為代表的一批國內電網公司率先引進UHF局放檢測技術,開展一係列現場檢測應(yīng)用。2010年,在(zài)充分總結部分省市電力公司試點應用經驗的基礎(chǔ)上,結合狀(zhuàng)態檢修工作的深入開展,國網電網公司頒布了(le)《電力設(shè)備帶電檢(jiǎn)測技術規範(試行)》和《電力(lì)設備帶電檢測儀器配(pèi)置原則(試行)》,首次在國網電網公司範圍內統一了UHF局放(fàng)檢測的判據、周期和儀器配置標準,UHF局放檢測技術在國網電網公司範圍全麵推(tuī)廣。2013年8月至2014年2月國家電網公司組(zǔ)織開展了特高頻局放檢測裝置等帶電(diàn)檢測儀器的性能(néng)檢測工作,首次對國內市場上25款(kuǎn)特高頻帶電檢測儀器進行了綜合性能的檢(jiǎn)測工作,對規範(fàn)和引(yǐn)導國(guó)內儀(yí)器開發(fā)和製造技術領域起(qǐ)到(dào)了積極推動作用。2014年,國網電網公(gōng)司修訂了《輸變電設備狀態檢修試(shì)驗規程》,正式將UHF局放檢測技術列為開關櫃設備的常規帶電檢測試驗項目之一;同年年(nián)底,為進一步規範儀器選型,指導現(xiàn)場檢測應用,國網電網(wǎng)公司頒布了《特高頻局部放電檢測儀技術規範》和《GIS特高(gāo)頻(pín)局部放(fàng)電帶電測試技術現場應用導則》,初步建立起完整(zhěng)的UHF局放檢測技術標準(zhǔn)體係(xì)。
經過近三十年的發展,一般說來,特高(gāo)頻法具有(yǒu)以下(xià)技術優點:(1)檢測靈敏度高。(2)現場抗低頻電暈幹擾能力較強。(3)可實現局(jú)部放電源定(dìng)位。(4)利於絕緣缺陷類型識別。
同時,特高頻法具(jù)有一定的局限性,主要表(biǎo)現在(zài)以下幾(jǐ)個方麵:
(1)容易受到(dào)環境中特高頻(pín)電(diàn)磁幹擾的影響。由於UHF局(jú)放檢測(cè)技術的檢測(cè)頻率範圍為300M-3000MHz,在如此寬的頻帶(dài)範圍內可能存在手機信號、雷(léi)達信(xìn)號、電機碳刷火花幹擾等環境電磁幹(gàn)擾(rǎo)信號。這些幹擾信號可能會造成對UHF檢測的幹擾,從而影響到檢測(cè)的準確性。
(2)外置式傳感器對(duì)全金屬封閉(bì)的電力設備無法實施檢測。對帶金屬法蘭(lán)屏蔽環的GIS、全金屬封閉的變壓器等電力設備,內部(bù)局部放電激發的電磁波(bō)無法傳播(bō)出來,也就無法應用外置式UHF檢測技(jì)術(shù)實施檢測,特別是對己經運行(háng)的該存量設備尤其如此。
(3)尚未實現缺陷劣化程度的量化描述。目前國內外尚沒有該檢測技術、檢測裝置的(de)技術標準,同時受到電磁波信號傳播(bō)路徑、缺陷放電類型差異等因素的影(yǐng)響,雖然其檢測信號幅值與缺陷劣化程度在趨勢上基(jī)本具有一致性,但尚不能實現與脈衝電流法類似的
缺陷劣化程度(dù)的準(zhǔn)確量化描述。