局部放電既是電氣設(shè)備絕緣劣化的主要征兆，又是造成絕緣劣化的關(guān)鍵性因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年全國已安裝特高頻局部放電監(jiān)測系統(tǒng)1000余套，傳感器安裝總量超過8萬個。局部放電狀態(tài)檢測已經(jīng)成為氣體絕緣開關(guān)（Gas Insulated Switch, GIS）等高壓電力設(shè)備最重要的一項(xiàng)運(yùn)維手段。

國家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部2010～2013年電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測典型案例匯編，GIS設(shè)備42例故障統(tǒng)計(jì)中，絕緣故障占9例，其中5例故障解體后均發(fā)現(xiàn)絕緣子表面有金屬異物殘留。南方電網(wǎng)公司2013年高壓開關(guān)運(yùn)行情況及典型故障分析中，發(fā)生絕緣類故障有9起，其中4起均為金屬異物附著在絕緣子表面導(dǎo)致的閃絡(luò)。

案例統(tǒng)計(jì)說明，表面金屬異物附著引起的絕緣故障在GIS設(shè)備絕緣故障中占比非?？捎^，而近年來的在線監(jiān)測工程實(shí)踐表明，通過局部放電特高頻檢測手段在現(xiàn)場檢出的GIS缺陷案例，多數(shù)屬于絕緣件氣隙和懸浮放電，而少有表面金屬異物放電案例。

故障案例統(tǒng)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)場局部放電檢出結(jié)果之間的不一致，說明當(dāng)前現(xiàn)場所用的局部放電特高頻檢測策略對于表面金屬異物檢測的有效性存在可疑處。對于GIS表面金屬異物，在長期放電發(fā)展過程中，當(dāng)前局部放電帶電檢測或在線監(jiān)測手段能否有效檢出，已經(jīng)成為困擾電網(wǎng)運(yùn)檢部門的瓶頸問題。

為此，本文設(shè)計(jì)了GIS絕緣子表面金屬鋁條的缺陷模型，長時間施加恒定電壓，基于全實(shí)時長記錄采集系統(tǒng)對模型放電的特高頻信號進(jìn)行了長期不間斷記錄，揭示了表面金屬異物缺陷在恒壓應(yīng)力下的長期放電現(xiàn)象和特征。分析了GIS設(shè)備現(xiàn)場局部放電檢測裝置和檢測流程對表面金屬異物檢出的不足之處，提出了提高檢測有效性的方法。

圖1 測試回路示意圖

圖2 實(shí)驗(yàn)腔體側(cè)視圖

圖3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)置

結(jié)論

1）GIS絕緣子表面金屬異物缺陷在長期恒壓條件下會出現(xiàn)稀疏放電現(xiàn)象，有效放電時間占比僅有4.3%，且放電區(qū)間間隔不固定，分散性大，間隔時間自數(shù)秒至數(shù)小時不等，應(yīng)加強(qiáng)特高頻實(shí)時采集系統(tǒng)的現(xiàn)場推廣，提高對稀疏偶發(fā)放電的捕捉能力。

2）當(dāng)前工程現(xiàn)場局部放電特高頻在線監(jiān)測和帶電檢測策略，缺乏對表面金屬異物缺陷稀疏放電特征的考慮，導(dǎo)致兩種運(yùn)維方式對表面金屬異物缺陷檢出率低。在線監(jiān)測的檢測策略（1s內(nèi)有10次放電記為有效事件）對放電事件捕捉成功率僅有3.4%，帶電檢測所規(guī)定的30s統(tǒng)計(jì)時間內(nèi)，形成有效圖譜概率PG僅有6.5%。

3）針對在線監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)延長放電事件判斷的統(tǒng)計(jì)時長，統(tǒng)計(jì)時長在210s時，放電事件捕捉概率可提高至75%。針對帶電檢測方式，延長帶電檢測時間為50s時，放電事件捕捉概率可提高至49.68%，并且提高對稀疏性放電的重視，對發(fā)現(xiàn)的稀疏性放電點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)檢測，延長該點(diǎn)測試時間至30min，有效圖譜測試概率PG可提高至75%。

4）缺陷尺寸對長周期放電特性的影響中，對放電起始階段的放電特征（持續(xù)時間、放電次數(shù)）影響較大，而對放電發(fā)展階段的放電特征（te、ts、tz區(qū)間占比、Pe與PG）影響幅度較小。絕緣子表面金屬顆粒在長周期放電中呈現(xiàn)的稀疏性特征受顆粒尺寸影響較小。