GIS局放测试规程(国网)

气体绝缘金属封闭电器(GIS)超声局部放电试验导则

— GIS超声局放检测仪测试标准

气体绝缘金属封闭电器(以下简称GIS)安装后进行现场局放试验目的是检查装配的各气室是否有局部放电产生,绝缘性能是否完好，防止意外因素(如安装错误，包装运输、贮存和安装调试中的损坏，存在异物等)导致内部故障,或者长期运行过程中产生的松动、接触不良等故障。

本试验在设备正常运行状况下测试或在GIS耐压试验中同时进行。

1、总则

1.1 适用范围

本导则适用于额定电压为66～750kV 的户内、户外型的GIS，1000KV的GIS/HGIS可参照执行。

GIS 新安装部分、扩建部分及解体检修的部分及正在运行的部分均应作超声局放试验。

单独使用的SF6 罐式断路器可参照执行。

1.2 引用标准

DL/T 555一2004气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则

2、可能出现的绝缘缺陷类型

2.1 位置不固定的绝缘缺陷

主要是自由导电杂质和灰尘的侵入造成的。

2.2 位置固定的绝缘缺陷

位置固定的绝缘缺陷可能由以下原因造成：

a.安装错误，如电极安装不良、错位等；

b.装配工具和零部件遗留在设备内部；

c.电极表面的损伤；

d.运输中的损坏，如零件松动脱落，触头、弹簧、屏蔽罩等的移位变形等。

2.3 绝缘缺陷的位置示意图

ProtrusionElectrically floatingshieldParticle on spacerFree particleProtrusion on

earth potentialVoid in

spacer盆式绝缘子上的颗粒

导体 导体上的毛刺 悬浮屏蔽 盆式绝缘子

盆式绝缘子内部缺陷

自由颗粒 壳体上的毛刺

将上述缺陷类型大体归为几类：毛刺（壳体或导体）引起的局放；悬浮屏蔽（电位悬浮）引起的局放；自由颗粒引起的局放及绝缘子内部或表面引起的局放。

３、试验设备

３.1 超声局放测试仪

采用超声波的原理，是一种对于机械结构和元件检测的无损检测方法，工作频段为10kHz-100kHz。当有放电发生时，放电信号通过行波的形式传输到壳体上，将超声传感器贴在金属壳体外接收信号，可检测放电信号的大小、频率特性等。

4、测试点选择

4.1 测试点

测试点密度：法兰之间最少1-2个点，一般选择气室的侧下方作为选点位置，母线筒选择靠近绝缘支撑部件的位置，在GIS拐臂、断路器断口处、隔离刀闸、接地刀闸、CT、PT、避雷器等处均应设置测试点。

高效率的测试至少需要2个人

4.2 测试点选择典型位置示意图

5、试验程序

5.1 运行中GIS试验

①、测试背景噪声，应尽量避免工作环境的其他噪声干扰。

②、将传感器放置在待测点上，传感器在使用之前应均匀涂抹专用硅胶，测量之时应尽量保持静止状态；

③、观察连续模式图谱，与背景噪声图谱比较，如信号增长明显，由判据来区分故障类型，确定之后颗粒故障需结合脉冲模式进行危险性评估，毛刺和电位悬浮引起的放电需结合相位模式再具体区别判定。根据声音在气室传递衰减的特性，结合GIS内部结构判断故障部位。

④、存储数据

⑤、软件分析

5.2 交接验收试验

①、测试背景噪声

②、交接验收试验采取交流耐压加局放的方法。

耐压试验通过后，降至1.2Ur/3（Ur为GIS设备额定电压）电压下，进行GIS的局部放电测试。

③、进行判断

④、存储数据

⑤、软件分析

6、现场试验判据

可参照下表进行故障类型基本判断：

观察 缺陷

跳动颗粒 电晕 屏蔽 绝缘子上的

幅值 高 √ √ √

低 √

幅值发散 稳定 √ √

变化 √ √

周期性 50HZ √ √

100HZ √ √

无 √

峰值系数（100hz/50hz） 高 √ 不一定

低 √ 不一定

脉冲信号 是 √ √

否 √ √ √

6.1毛刺放电

6.1. 1 基本特征

接地体和带电体部分上的突起(毛刺放电)的特征表现为:

• 局部场强增加 • 由于电晕球的保护作用，工频耐压水平不受影响

• 雷电冲击电压水平会大幅度下降

• 毛刺如果大于 1-2 mm 就认为是有害的

导体上的毛刺与壳体上的毛刺放电图谱是一样的,但导体上的毛刺位于气室中心,其产生的压力波会呈扇形在整个气室传递,在壳体外能在较广的范围内接收到信号,而壳体上的毛刺信号较集中,在放电处信号最强。也可以根据SF6气体对高频信号的衰减特性，调整带通滤波器的上限频率，如果信号明显降低，表明是壳体上的毛刺放电，如果信号变化不大，表明是导体上的毛刺放电。一般导体上的毛刺放电更具危险性。

6.1.2 典型图谱

毛刺放电的典型图谱如下:

毛刺放电故障连续模式下有效值和峰值都会增大，信号稳定，而50HZ相关性明显，100HZ相关性较弱。在相位模式下，一个周期内会有一簇较集中的信号聚集点。

6.1.3 经验判据

根据现有经验，毛刺一般在壳体上，但导体上的毛刺更危险。

如果毛刺放电发生在母线壳体上，信号的峰值Vpeak < 2mV, 认为不是很危险，可继续运行。

如果毛刺放电发生在导体上，信号的峰值Vpeak > 3 mV, 建议停电处理或密切监测。

对于不同的电压等级，如110KV/220KV, 可参照上述标准执行。对于330KV/500KV/750KV，由于母线筒直径大，信号有衰减，并且设备重要性提高，应更严格要求，建议标准提高一些。

其它气室，如开关气室，由于内部结构更复杂，绝缘间距相对短，应更严格要求，建议标准提高一些。

在耐压过程中发现毛刺放电现象，即使低于标准值，也应进行处理，使缺陷消灭在初始阶段。

注意：只要信号高于背景值，都是有害的，应根据工况酌情处理。

6.2 自由颗粒

6.2.1 基本特征

自由颗粒,其表现特征为:

• 雷电冲击电压影响很小

• 工频耐压会有很大的降低

• 超声传感器接收到典型的机械撞击信号

• 飞入高场强区非常危险

• 信号表征不重复，随机性强

6.2.2 典型图谱

颗粒故障的连续模式图谱中，有效值和峰值会很大，往往达几百上千毫伏，其信号不稳定，表现为周期性的波动，而100HZ和50HZ相关性没有。对信号进行危险性评估需要进入脉冲模式观察颗粒的幅值和飞行时间，通过上面的信息判断颗粒的危险性。

6.2.3 经验判据

自由颗粒的危险性可以根据AIA内的脉冲模式图分析，可参照下图来进行评估

阴影区为安全区域,颗粒的幅值 Vpeak < 500mV且飞行时间 T<50ms；或50ms < T <100ms，且峰值Vpeak<150mv 可认为是安全的。

对于新投运的GIS和大修后的GIS建议 Vpeak > 100mV即应处理。

注意，只要GIS内部存在颗粒，就是有害的。因为它的随机运动，信号可能会增大，也有可能会消失，颗粒掉进壳体陷阱中不再运动，可等同于毛刺。在新GIS耐压试验过程中，建议发现有颗粒，即应进行擦拭。

6. 3 悬浮屏蔽(电位悬浮)

6.3.1 基本特征

松动或接触不良会引起电位悬浮，有时电场屏蔽松动并开始振动，也可能是电接触松动而变为电位悬浮。一块大的悬浮金属体将可能被充电, 并当物体与基点之间的电压超出耐受电压时就会发生大规模放电/电弧。这类放电一般发生在电压上升沿，并且产生一大的连续的100Hz为主的包络线，并且有低的波峰因数。其特征为：

• 工频耐压水平降低

• 信号稳定，重复性强

• 100hz的相关性强烈

6.3.2 典型图谱

电位悬浮的典型图谱如下：

电位悬浮故障连续模式中有效值和峰值都会增大，信号稳定，而100HZ相关性明显，50HZ相关性较弱。在相位模式下，一个周期内会有两簇较集中的信号聚集点。

6.3.3 经验判据

经验表明，电位悬浮一般发生在开关气室的屏蔽松动，PT/CT气室绝缘支撑松动或偏离，母线气室绝缘支撑松动或偏离，气室连接部位接插件偏离或螺母松动等。

对于110KVGIS，如果Vf2/Vf1>>1, Vpeak>30mV ,应停电处理或密切监测。如果2>Vf2/Vf1>1，Vpeak>100mV就应停电处理或密切监测。对于220 KV及以上电压等级的GIS，应更严格执行。

注意，GIS内部只要形成了电位悬浮，就是危险的，应加强监测，有条件就应及时处理。

对于铁壳的PT，由于磁致伸缩引起的磁噪声，可能也会产生类似电位悬浮的图谱，但一般A、B、C、三相都会有这种类似的图谱，可以加以区分。

6.4 绝缘子上的颗粒

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，这特别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。

目前，有关绝缘子表面上的颗粒发出的超声信号知识有限，调查也表明这些放电没有确定的超声信号。一些初步研究表明，来自于绝缘子上大颗粒的信号可以被灵敏的传感器探测出来。

基本特征：

• 信号不稳定，但不像自由颗粒那样变化大，有一定的稳定值

• 表现出50HZ的相关性较强，但一般100HZ 的成分也有

• 在紧邻盆子附近信号强，距离远后则很弱

目前还很难给此类缺陷制定相关危险性判据，但如果发现，就是非常有害的，应及时处理。

如果在GIS交接耐压试验中，发现此问题，建议擦拭。