一起110kVⅠ母与Ⅰ母PT分支母线交接处的GIS气室超声波检测异常分析

刘冰洁李逢兵汪锐高杰吴雄

1异常概况

2017年06月24日10时，在对某220kV变电站110kVⅠ母母线进行超声波带电检测时，发现该母线气室与Ⅰ母PT分支母线交接处存在明显超声信号，信号周期幅值大于背景信号，周期峰值不稳定，有明显脉冲信号，该脉冲信号与工频电压的关联性小，具有一定的随机性。

2017年06月25日11时，对该气室复测发现超声信号依然存在，并采用特高频局放测试进行验证，未检测到该气室存在特高频异常信号。

经综合分析，判断该母线气室内部存在疑似自由颗粒缺陷，为严重缺陷。

2检测对象及项目

2.1检测对象

检测对象为110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室，如图1所示。

图1缺陷设备位置图

220kV明月峡变电站一次接线图如图2所示，其中红色圆圈代表的是此次发现的问题气室。

220kV明月峡变电站110kVGIS设备的铭牌信息如下：

型号：ZFW31-126

生产厂家：北京北开电气股份有限公司

生产日期：2014年11月。

5综合分析

5.1横向比较分析

5.1.1与背景噪声图谱对比

将上述复测的测点1超声波局放异常点图谱与背景噪声进行对比，得出如下结论：

（1）背景噪声的有效值和峰值较小；110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线处母线气室所测连续模式图谱中有效值、峰值大于背景噪声值，周期峰值不稳定。复测数据、图谱与初测时一致。

（2）问题气室所测的时域波形图谱有明显脉冲信号，脉冲信号与工频电压的关联性小、随机性强，与背景时域波形图谱存在明显差别，复测与初测时一致。

（3）背景的相位图谱无明显相位相关性，问题气室无明显相位聚集效应，脉冲幅值大且分布分散，复测图谱与初测时一致。

5.1.2与相邻Ⅱ母母线相同位置进行对比

在测量110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室的同时对相邻110kVⅡ母母线气室相同位置（如图3测点5、6）进行了检测，测点5、6的有效值、周期峰值、50Hz、100Hz相关性均与背景图谱一致，为正常图谱，与110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室所测图谱存在明显差异。

5.2放电源定位

5.2.1幅值定位

由上述分析基本确定110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室内部存在疑似自由颗粒缺陷。为了进一步定位放电源位置，首先采用超声波幅值法定位。测点布置图以图6中的测点1为中心，逆时针方向分别布置测点2、3。测试数据在此不重复列出，如表4所示，比较发现测点1的位置为超声幅值最大点，说明疑似自由颗粒缺陷位于测点1附近。

5.2.2超声平分面法定位

由幅值定位法初步确认放电源位于测点1附近，接下来采用超声平分面法可进一步定位放电源位置，测点布置及测试结果如图9。在母线构架上设置背景测试点，测点1附近设置测点a，通过示波器进一步确认信号来源于气室内部，如图9B）所示。同时在测点a垂直的一条线罐体表面寻找同时接收到超声信号的测点b，这时就可以确定放电源所在的平面S。为验证平面S位置的准确性，检测人员在测点ab连接的一条线上a点左方任意选取点a’进行验证，发现测点a’明显滞后于测点a、b。说明放电源所在的平面确实位于测点a、b之间。

A）超声定位测点位置B）超声单个信号（黄-测点a，绿-背景）

6验证情况

6.1特高频局放测试分析

2017年06月25日11时，温度31℃，湿度58%，天气晴，为进一步验证超声异常信号特性，检测人员利用T-90局部放电测试仪进行特高频局放检测加以验证。

该盆式绝缘子为非金属屏蔽，测试位置示意图如图14所示。空气背景存在少量局部放电干扰信号，测试结果未发现异常信号，特高频测试数据及图谱如表5所示。

6.2综合分析

6.2.1缺陷特征分析

（1）根据图8测点1的超声连续图谱、时域波形图谱和相位图谱，可以看出疑似自由颗粒放电缺陷特征明显，该信号周期幅值不稳定，时域波形有明显随机脉冲信号，脉冲信号与工频电压的关联性小，在工频周期无明显相位聚集，脉冲幅值大且分布无规律性。

（2）由表5结果可知，特高频局放测试未检测到异常放电信号。超声波检测的声信号是颗粒直接撞击罐体产生，通常颗粒大小有限，所带电荷有限，自由颗粒放电量小，该盆式绝缘子又为非金属屏蔽，现场干扰可能使电信号灵敏度降低。

（3）该异常超声信号在检测人员初测、复测中以及被检单位验证过程中均测试到明显异常，信号幅值变化无规律，且工频周期内无相位聚集。后据被检单位反映在检测人员离站后不久，再次对该气室进行超声波测试，该信号暂时消失。GIS内部存在的自由颗粒，它的随机运动都可能引起信号增大或消失。根据以上现象，再次证明该气室存在疑似自由颗粒缺陷。

6.2.2缺陷原因分析

综合以上分析结果，可以诊断110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室内部存在疑似自由颗粒放电缺陷，该放电源位于该母线气室中下部附近。结合GIS内部结构，其原因可能为：

（1）气室内的吸附剂渗漏的颗粒；

（2）母线接触触头摩擦产生的金属碎屑；

（3）安装过程中气室内部未清理干净，残留灰尘等颗粒。

6.2.3严重程度判断

110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室内部存在疑似自由颗粒放电缺陷，测试中异常超声信号幅值大。对于GIS内部存在的自由颗粒都是有害的，它的随机运动可能引起信号增大或消失。自由颗粒在GIS气室内长时间存在，将引起内部场强畸变，影响绝缘水平，在正常或经历不良工况下可能导致GIS内部发生闪络故障，该缺陷属于严重缺陷。

7结论及建议

7.1结论

220kV明月峡站110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室超声波信号异常，信号周期幅值不稳定，时域波形有明显随机脉冲信号，脉冲信号与工频电压的关联性小，在工频周期无明显相位聚集，脉冲幅值大且分布无规律。

根据DL/T1250-2013《气体绝缘金属封闭开关设备带电超声局部放电检测应用导则》附录B超声局部放电检测经验判据第B.2条故障类型判断依据及Q/GDW11059.1-2013《气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第1部分：超声波法》附录A超声检测数据解析第A.2条缺陷类型判断依据，GIS气室内部自由颗粒缺陷特性为：在连续模式下，信号有效值或者周期峰值高，周期峰值不稳定，无相位关系。

综上所述，可判断220kV明月峡站110kVⅠ母母线与Ⅰ母PT分支母线交接处母线气室内部存在自由颗粒缺陷，该缺陷为严重缺陷。

7.2检修策略建议

根据DL/T1250-2013《气体绝缘金属封闭开关设备带电超声局部放电检测应用导则》附录BB.4自由金属颗粒：对于运行中的GIS，当内部存在自由颗粒缺陷满足以下条件时，可不进行处理（其中Vpeak为颗粒信号的幅值，T为飞行时间）：

（1）背景噪声＜Vpeak＜20mV，且T＜50ms；

（2）50ms＜T＜100ms，且峰值背景噪声＜Vpeak＜10mV。

根据测试结果，该母线问题气室所测的超声幅值最大为39.75mV＞20mV，应加强跟踪并及时处理。

针对本次检测发现的缺陷建议进行如下检测和处理：

（1）运维管理单位应立即对该问题母线气室进行SF6气体成分分析，做进一步判断；

（2）设备运维管理单位应加强设备运行监测，缩短检测周期，持续跟踪信号幅值变化做趋势分析；

（3）在条件允许范围内，搭设带电检测实时监测平台，一旦发现放电信号幅值异常增大，应综合诊断，停电进行解体处理；

（4）各单位加强新设备的安装、交接及验收，严格把关，重点关注主母线与分支母线间接触触头及气室吸附剂的安装，避免吸附剂遗漏颗粒或接触触头摩擦产生的金属碎屑等异物导致设备放电。