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气体绝缘组合电器(GIS)具有占地面积少、结构紧凑、电磁兼容性好、安全可靠等优点,故而在电力系统中使用越来越广泛。然而,由于自身结构复杂,GIS设备一旦发生故障,检修工作较之敞开式设备更为复杂周期也更长。GIS故障多为绝缘故障,因此GIS的绝缘状况检测以及故障诊断对其安全可靠运行具有重要意义。目前,国内对GIS投运前的验收调试工作已十分完善,而运行中的GIS绝缘状况检测仅采取SF6微水检测的单一方式。这种方法尚不能直接反映GIS的绝缘状况,虽然国内外在局部放电、SF6分解产物检测方面已做了大量研究,并取得了不少成果,但是由于现场干扰、模式识别等方面的原因检测结果可信度还有待提高。因此在目前技术条件下,为提高GIS状态检测和故障诊断水平,本文旨在研究一种结合GIS局部放电检测、SF6分解产物检测以及SF6微水检测的综合监测手段,并由此来指导实际生产。
本文首先详细分析了GIS典型缺陷类型、国内外GIS带电检测研究现状。在综合分析比较了各种局部放电方法的优缺点之后,本文决定采用超高频法作为GIS局放检测手段,并详细介绍了超高频法的原理和本文使用的装置。该方法具有检测灵敏度高,故障识别率高,能够发现早期轻微局部放电等优点,但不能对局部放电进行定量检测,在信号识别上还存在一定的盲区。SF6分解产物的含量可反映GIS绝缘状况及内部缺陷,它能反映GIS内部放电及过热故障。通过对SF6分解产物中特征气体进行长期定量分析可监测设备的绝缘状态发展趋势,发现设备潜伏性故障。论文还详细介绍了目前使用最为广泛的SF6微水检测。鉴于各种GIS带电检测方法各有优缺点,文章结合超高频、SF6分解产物、微水三种带电检测方法对GIS绝缘状态进行综合评估及故障诊断。该方法避免了单一方法的不足,提高了检测结果的可靠性。
论文采用了模拟装置,设计了GIS内部放电模型。分别采用超高频局放监测和SF6分解产物检测对试验结果进行了验证分析。结果表明:超高频局放检测能够有效检测局放信号并识别局放信号和干扰信号,置信度都超过了90%;SF6分解产物检测能够有效检测出局放特征气体。特征气体的体积分数随着局放持续时间增长而增大,且呈现一定的积累效应。为了能够指导实际生产,文章对18个GIS站共计964个气室实测数据进行了综合分析。统计结果表明单一检测手段难以准确反映GIS设备绝缘状况,综合分析能够提高数据可信度,为GIS绝缘评估及故障诊断提供了经验指导。