氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（gas insulatedmetal－clad suitchgear，GIS）具有運(yùn)行可靠性高、維護(hù)方便，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。 　　GIS在現(xiàn)場(chǎng)安裝后，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，驗(yàn)證其運(yùn)輸和安裝過(guò)程中是否受損以及檢查其重新組裝的正確性。經(jīng)過(guò)驗(yàn)收投運(yùn)的GIS，總的來(lái)說(shuō)運(yùn)行情況是良好的。然而運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，GIS內(nèi)存在的一些缺陷，最初可能無(wú)害，也不容易發(fā)現(xiàn)，但隨著運(yùn)行年限的延長(zhǎng)，在開關(guān)操作震動(dòng)和靜電力作用下，異物碎屑的移動(dòng)或是絕緣的老化等可能產(chǎn)生局部的放電現(xiàn)象，以致最終發(fā)展為擊穿放電事故，需要停電檢修GIS，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。GIS電壓等級(jí)越高，停電造成的損失越大。 　　廣東省電網(wǎng)運(yùn)行中的GIS已發(fā)生過(guò)幾例的絕緣事故，如江門站500 kVGIS、大亞灣核電站400kV GIS，深圳皇崗站220 k V GIS，沙角A電廠200 k VGIS等發(fā)生過(guò)絕緣閃絡(luò)事故，尤其是沙角A電廠1989年7月15日220 k V GIS3號(hào)主變壓器間隔203BO地刀絕緣事故，造成全廠停電，兩臺(tái)200 MW發(fā)電機(jī)組停運(yùn)2 d，直接損失電量達(dá)32GW·h。 　　可見，實(shí)際運(yùn)行中需要一種對(duì)GIS進(jìn)行檢測(cè)的有效手段，能及早發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部絕緣故障，并能準(zhǔn)確定位，使得GIS的檢修工作能有計(jì)劃地進(jìn)行，縮短檢修時(shí)間和節(jié)省檢修費(fèi)用，從而提高GIS運(yùn)行可靠性。為此，開展了對(duì)GIS故障檢測(cè)的研究工作。 [b]1 GIS局部放電特點(diǎn)和信號(hào)傳播特性 [/b]　　1.1 GIS局部放電特點(diǎn) 　　局部放電的機(jī)理可理解為在電場(chǎng)作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電，而沒(méi)有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間（即尚未擊穿），這種現(xiàn)象稱為局部放電。局部放電產(chǎn)生于流注起始階段，這對(duì)于幾乎所有的電壓種類都是一樣的，且低于最小先導(dǎo)起始電壓和擊穿電壓。局部放電可能發(fā)生在導(dǎo)體上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內(nèi)部。 　　GIS絕緣早期故障的主要形式是局部放電，局部放電主要由下列缺陷引發(fā)： 　　a）載流導(dǎo)體表面缺陷。如毛刺、尖角等引起導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻。這些缺陷通常在制造或安裝時(shí)造成的，在穩(wěn)定的工頻電壓下不易引起擊穿，但在操作或沖擊電壓下很可能引起擊穿。 　　b）絕緣子表面缺陷。如制造質(zhì)量不良，絕緣子有氣泡或裂紋，以及安裝遺留下的污跡、塵埃等。 　　c）GIS筒內(nèi)在制造和安裝過(guò)程中存留的自由導(dǎo)電微粒。 　　d）導(dǎo)電部分接觸不良。 　　1.2 GIS內(nèi)超高頻（UHF）信號(hào)的傳播特性 　　GIS內(nèi)局部放電信號(hào)頻帶極寬（大于1 GHz）。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有良好的波導(dǎo)體，超高頻（UHF）電信號(hào)能夠在其中有效地傳播，UHF信號(hào)在GIS內(nèi)部是以橫向電磁波方式傳播的（即電場(chǎng)方向與傳播方向垂直），在GIS內(nèi)部沒(méi)有任何阻隔時(shí)，信號(hào)衰減極小，而在經(jīng)過(guò)不連續(xù)部分或受阻時(shí)，如盆式絕緣子、轉(zhuǎn)角、T連接等信號(hào)則產(chǎn)生衰減。UHF信號(hào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)絕緣子，信號(hào)強(qiáng)度衰減3～6 dB，因此可以根據(jù)各部位UHF信號(hào)的大小而準(zhǔn)確地判斷故障位置。UHF信號(hào)頻率高，具有很強(qiáng)的穿透性，在經(jīng)過(guò)絕緣子時(shí)，可以通過(guò)絕緣子與金屬法蘭的接縫到達(dá)GIS外部，因此在盆式絕緣子外部測(cè)量GIS內(nèi)部的UHF信號(hào)是可能的。 [b]2 局部放電測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立 [/b]　　2.1 GIS試驗(yàn)段的設(shè)計(jì)與制造 　　為使試驗(yàn)研究情況與實(shí)際運(yùn)行工況相符，我們與高壓開關(guān)廠合作設(shè)計(jì)研制了一套電壓等級(jí)為110kV GIS試驗(yàn)段，該試驗(yàn)段裝置有3個(gè)盆式絕緣子，兩段同軸體和高壓套管組成。全長(zhǎng)5 m，外殼承受壓力等均與實(shí)際運(yùn)行的110 kV GIS相同，這樣在試驗(yàn)段上取得的測(cè)量結(jié)果能夠真實(shí)地反映運(yùn)行中GIS內(nèi)部故障的放電特性。 　　為了能便于深入地研究各種方案的測(cè)量系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了平板電極，在試驗(yàn)段制造過(guò)程中，將3個(gè)平板電極（圖1）安裝于GIS內(nèi)部靠GIS外殼內(nèi)壁。 　　GIS試驗(yàn)段的建立使得研究工作具備了真實(shí)、基本的條件。 　　2.2 測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與確定 　　GIS內(nèi)部放電伴隨有聲、光、電的產(chǎn)生和SF6氣體的化學(xué)變化以及機(jī)械振動(dòng)在外殼的傳播。國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們根據(jù)GIS的放電特性對(duì)GIS內(nèi)部故障檢測(cè)方法作了研究，據(jù)報(bào)道，主要檢測(cè)方法有光學(xué)法、化學(xué)法、聲波法和電氣法。但這些方法對(duì)運(yùn)行中的GIS故障檢測(cè)尚不很成功。 　　我們對(duì)上述的各種檢測(cè)方法作了研究分析和比較，認(rèn)為電氣法測(cè)量GIS內(nèi)部局放能更精確，但難度相當(dāng)大。我們確定電氣法為研究方向。 　　GIS故障檢測(cè)裝置測(cè)量系統(tǒng)由信號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和波形及頻譜分析系統(tǒng)組成，至關(guān)重要的是前兩個(gè)系統(tǒng)，它將影響到測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確度。信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究經(jīng)過(guò)了反復(fù)的改進(jìn)，最后取得了較為滿意的結(jié)果。通過(guò)對(duì)4種不同原理的信號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制和試驗(yàn)驗(yàn)證，最后認(rèn)為平板電極（又稱內(nèi)天線）和環(huán)形外天線（又稱外天線）效果較好，尤其是外天線使用方便，適合運(yùn)行中的GIS的故障檢測(cè)。 [b]3 GIS幾種故障的模擬試驗(yàn) [/b]　　所有模擬試驗(yàn)均在充有SF6氣體的110 kV GIS試驗(yàn)段上進(jìn)行的，其驗(yàn)證結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行工況相符。對(duì)下面幾種故障作了模擬試驗(yàn)，錄取了波形圖及進(jìn)行了頻譜分析。 　　a）金屬微粒故障模擬試驗(yàn)； 　　b）大件金屬物故障模擬試驗(yàn)； 　　c）絕緣子表面爬閃放電故障模擬試驗(yàn)； 　　d）GIS內(nèi)導(dǎo)體金屬突起故障模擬試驗(yàn)。 　　通過(guò)對(duì)以上幾種類型故障的模擬試驗(yàn)，獲得了各類故障波形和許多有價(jià)值的數(shù)據(jù) 。可以得出，距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，放電信號(hào)強(qiáng)度越小，從而可以做到準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)的位置。驗(yàn)證了所研制的4種信號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)的性能和效果，內(nèi)外天線均能測(cè)到局部放電信號(hào)，內(nèi)天線的靈敏度高，外天線的靈敏度次之。但外天線信號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、使用方便，只需將天線靠近運(yùn)行中GIS盆式絕緣子附近就可以得到信號(hào)，不需要對(duì)GIS做任何改動(dòng)，不需停電，不影響GIS的正常運(yùn)行。因此外天線信號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)是非常適用于運(yùn)行中GIS故障檢測(cè)。 [b]4 運(yùn)行中的GIS故障檢測(cè) [/b]　　GIS試驗(yàn)段的幾種故障模擬試驗(yàn)的成功，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供了技術(shù)依據(jù)和打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件的具備。 　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東省110～500 kV GIS約有55個(gè)變電站，從1998年下半年開始，我們開展了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試普查工作，到目前為止，已檢查了45個(gè)GIS站次，除發(fā)現(xiàn)抽水蓄能電廠500 kV GIS蓄羅出線間隔1處絕緣子有局部放電現(xiàn)象和珠海變電站110kV GIS珠九丙線間隔避雷器上方有嚴(yán)重的局部放電外，其它站運(yùn)行情況良好，未發(fā)現(xiàn)異常。 　　現(xiàn)將珠海變電站110 kV GIS珠九丙線間隔缺陷情況簡(jiǎn)述如下： 　　珠海變電站110 kV GIS是西安高壓開關(guān)廠與日本三菱合作產(chǎn)品，1996年投產(chǎn),珠九丙線間隔1999年初才投入運(yùn)行。 　　1999年7月27日對(duì)該站110 kV GIS進(jìn)行帶電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)珠九丙線間隔避雷器上方與電壓互感器之間氣室放電嚴(yán)重，見圖2、圖3，放電信號(hào)很強(qiáng)，信號(hào)幅值超過(guò)50 V。而一般GIS內(nèi)部絕緣故障信號(hào)用外天線測(cè)量其強(qiáng)度只為毫伏級(jí)，說(shuō)明故障已相當(dāng)嚴(yán)重 ，隨時(shí)都有發(fā)生絕緣擊穿的可能，初步判斷故障點(diǎn)在避雷器U相上方，建議立即停電請(qǐng)廠家來(lái)處理。8月初廠家派員進(jìn)行處理，解體發(fā)現(xiàn)其故障點(diǎn)（圖4）就在避雷器U相上方導(dǎo)體插接觸頭處，這完全與檢測(cè)故障定位點(diǎn)相符合。 [b]5 結(jié)論 [/b]　　GIS故障檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，檢測(cè)時(shí)不需移動(dòng)GIS任何部件，不需停電 ，不影響GIS的正常運(yùn)行，測(cè)試靈敏度高，故障定位準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中45個(gè)GIS站次的實(shí)際應(yīng)用，效果很好。該裝置的應(yīng)用，對(duì)GIS的安全運(yùn)行有著重大的意義，有著寬廣的應(yīng)用前景。 [b]參考文獻(xiàn) [/b]　　［1］邱毓昌．GIS絕緣故障檢測(cè)診斷技術(shù)［J］．高壓電器，1986（3）． 　?。?］邱毓昌．用超高頻法對(duì)GIS絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)［J］．高壓電器，1997（4）．