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

盆式绝缘子

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

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 < 500m V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 > 100m V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。

6.5 机械振动

有些缺陷形成了机械振动，但没形成悬浮电位，应加以区分。

基本特征：

?信号不稳定

?相位图呈现多条竖线并在零点（180度）左右两侧均匀分布。

典型图谱如下

7、试验周期

①、对于新建变电站交接试验，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，作为控制GIS的质量的辅佐手段，同时该测量数据作为GIS超声波局放测量初始试验数据存档。新投运或大修后的GIS测试周期应在1-3个月

②、对于投运满一年（质量保证期将满时），应进行超声波局放测量，与交接试验数据相比，以便对GIS设备健康状况进行评估。

③、对于运行中的GIS变电所，其定期测量周期取决于GIS变电站的重要性，以及同类GIS 过去的运行业绩。建议：220千伏变电所GIS设备每半年进行一次超声波局放测量，110千伏GIS设备每一年进行一次超声波局放测量，超声波局放测量的结果可作为GIS设备制订状态检修周期的依据。

④、对一些检测到有疑问的间隔部位，应缩短周期进行测量，其测量周期应根据该点上一次测量到的局放量和本次测量到的数据增量决定。

⑤、各市供电公司应根据设备具体情况，排出GIS设备超声波局放测量的具体时间，基建工程中如有GIS设备，可由工程建设部委托电科院进行现场测量。

8、试验报告

报告中包含测试部位和相应测试数据（有效值、峰值、频率1、频率2）。如发现有异常应附有测试点连续模式、脉冲模式、相位模式的图谱和对应GIS的结构示意图或照片，报告格式见附录A，附录B。

附录A 测试报告格式

附录B 故障分析报告格式（示例）

报告编号： 2007-11-16

XX供电局XX kV XX GIS变电站超声局放测量报告

连续图谱相位图谱

附加说明：

本标准由青海电力公司提出，由青海电力公司和北京国电迪扬电气设备有限公司起草本标准主要起草人：

经 验 图 谱 汇 总

1、500KV 断路器屏蔽罩缺陷

分析：从相位图谱中可看出信号在50MV 左右，呈现典型的100HZ 相位相关。判断为屏蔽松动，形成电位悬浮放电。打开后可看见明显的放电灼烧痕迹。

2、500KVGIS 绝缘支柱绝缘子上放电

分析：将传感器放在绝缘支柱绝缘子附近，测量到信号约为10-20mV 之间,不是很稳定，50HZ 相关性较大，100HZ 相关性也出现，并且也不稳定。判断可能在绝缘子上有杂质。打开后发现表面有明显的电树。

3、110 kV 电流互感器上丢失镙母

原测量结果

分析：信号超过150mV,100HZ 相关性很强，判断里面有电位悬浮故障。打开后竟然发现丢失一个螺母，紧固后恢复正常。

4、220kv GIS 支撑绝缘子上的严重放电

分析：信号达到了500MV ，呈现了明显的100HZ 相位相关。传感器在支撑绝缘子附近，判断可能为绝缘支撑松动。打开后再导电环周围发现明显的放电痕迹。

5、220 kV GIS 母线上的毛刺放电

丢失一个镙母

打开之前的测量

分析：信号大小约为2MV 左右，出现了50HZ 相关信号。从相位图上可明显的看出在负半周放电的特性。判断大体上有小毛刺放电。打开后发现有微小颗粒附着在导体上。并且壳体油漆上海有一条15MM 的划痕。

6、110 kV GIS 悬浮屏蔽 缺陷

9.2 国内实测案例

分析：母线筒拐臂处信号达到20MV ，100HZ 相关性很强，根据结构分析可能是连接件松动。打开后发现连接锥体的弹簧没有压紧。紧固后恢复正常。

7、 220KV GIS CT 室内导电杆接触不良

?打开该间隔进行检查。

发现有微小颗粒，并且在壳体油漆上一条 15 mm 划痕

? 故障为连

接锥体的弹簧未压紧

分析：信号的峰值达到20MV，并且100HZ相关性极强，50HZ相关性基本没有，相位图也呈现典型的100HZ相位相关。判断CT内部出现电位悬浮故障。现场偶尔能听到异音。现场没能准确给出具体缺陷位置。打开后发现CT的电极短，没能完全进入适配孔中。打开后可见明显的SF6气体放电分解物。

8、110kV主变线路避雷器侧刀闸气室所测局放图

分析：放电信号非常大，达到1000MV左右，从相位图可看出明显的50HZ相关性。判断为该气室有严重局放,。立即停电处理,，打开气室，发现刀闸桩头严重烧损。

9、220kV GIS开关气室

分析：信号峰值为6MV左右，但呈现典型的100HZ相关性。判断为该气室中心导体可能有屏蔽松动现象。后停电处理,打开气室，开关与流变处屏蔽罩松动,紧固后送电，恢复正常。

10、110KVGIS变电站三相共体CT

分析：呈现典型的电位悬浮故障。判断认为ＣＴ内部某部件的松动引发的放电,后解体检查发现流变绕组间绝缘板松动引起放电。

11、330KV GIS母线筒壳体上有杂质

分析：在母线气室手孔附近测得信号超过100MV，底部也有信号。50HZ和100HZ相关性都出现，且数值相差不多。根据结构分析，此处没有绝缘支撑，只能是壳体上的杂质或尖峰放电。打开后发现手孔和壳体底部都有杂质，是由于固定吸附剂壳体干燥过热所产生的氧化物碎屑引起的。

12、110KVGIS靠母线侧CT气室B相局放超标

分析：信号峰值达到400MV，并且能听到异音。呈现100HZ相位相关，判断CT内部有松动或移位。

对CT进行了吊检，对气室内的屏蔽筒、导体、紧固螺栓和二次引线分别检查。除发

现有一段二次引线超出屏蔽筒外2cm左右外，外观检查未发现其它问题。在此作局放试验，信号只是略微减小。判断为CT内部问题，厂家更换后，局放正常，无异音。

13、110KV PT

14、某110KV CT A 相

分析：信号相位呈现典型的100HZ相关，峰值在2mV左右，但筒壁有发热现象。判断为内部有松动，形成电位悬浮。打开后紧固，恢复正常。