超声波局放检测在GIS设备耐压试验中的应用研究

摘要

气体绝缘开关设备（Gas insulated switchgear，以下简称GIS），是指将除了变压器以外的其它一次设备按照一定的方式优化组合，并且封装在充有SF6气体的密闭圆筒中。GIS设备的特点是:检修周期长、运行安全可靠，维护工作量小，GIS设备在现代电力系统中得到了广泛的应用，其运行安全性和可靠性也得到了国内外广泛的关注。
　　GIS设备的故障检测一直是GIS设备应用中的重点也是难点;通过GIS耐压试验可以有效的检测GIS的绝缘状态，放电过程中产生的超声是检测放电的重要手段，本文针对传统GIS设备耐压试验中故障检测技术的不足，根据GIS设备中局部放电发生、发展的特点，开发了多通道超声波GIS故障检测设备，基于多通道超声的GIS击穿定位方法对GIS设备的绝缘故障进行了分析。
　　基于GIS设备局部放电发生的原理，分析了GIS设备内部局部放电产生的原因、发展过程。在三电容模型的基础上，研究了局部放电的等效电路、放电电流频谱特性和真实放电量的特点;根据GIS中常见缺陷，设计制作了5种典型独立绝缘缺陷模型，即针板模型、沿面模型、悬浮电位模型、内部气隙模型、自由金属微粒模型，基于有限元法，应用ANSYS软件对典型的缺陷模型空间电场特性进行了计算分析。
　　基于物理学中超声波传播理论，研究了超声波局部放电检测技术，对局部放电产生超声波的原理进行了分析;研究了局部放电过程中超声波信号的频率和传播特性，研究了超声波局部放电检测方法、现场检测流程以及超声波局部放电的几种典型的图谱;针对针板模型、沿面模型、悬浮电位模型、内部气隙模型、自由金属微粒模型5种典型缺陷谱图的时频特性进行了分析。
　　研制了多通道超声GIS故障检测系统，基于无线网络技术、数字信号处理技术，搭建了硬件平台的数据采集和数据传输模块，基于.Net框架，应用Microsoft VisualStudio.Net2008开发了GIS故障测量系统的软件平台。
　　基于开发的多通道超声GIS故障检测系统，采用基于多通道声发射原理的GIS击穿定位方法，对500kV变电站中550kVGIS设备交流耐压过程中内部的击穿放电位置进行了检测，并根据返厂检查和故障气室内自由微粒物材质成分，对故障原因进行了分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 GIS设备故障和缺陷类型研究现状

1．2．2 超声局部放电检测技术研究现状

1．2．3 GIS设备耐压试验故障定位技术研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 GIS典型绝缘缺陷研究

2．1 局部放电现象

2．1．1 局部放电定义

2．1．2 局部放电过程

2．2 局部放电的等效电路

2．2．1 放电的等效回路

2．2．2 局部放电的等效电路

2．2．3 局部放电的真实放电量估计

2．3 GIS典型绝缘缺陷模型

2．3．1 影响GIS绝缘的主要缺陷类型

2．3．2 GIS典型绝缘缺陷模型

2．4 本章小结

第三章 超声波局部放电检测技术研究

3．1 局部放电产生超声波机理

3．2 局部放电产生声波的特性

3．2．1 频谱特性

3．2．2 传播特性

3．3 超声波局部放电检测方法

3．3．1 超声波局部放电检测原理

3．3．2 超声波局部放电现场检测流程

3．3．3 超声波局部放电检测谱图

3．4 典型缺陷谱图分析

3．5 本章小结

第四章 多通道超声GIS故障检测系统的研制

4．1 多通道超声GIS故障检测系统硬件平台搭建

4．1．1 硬件平台构成

4．1．2 就地数据采集单元

4．1．3 数据传输

4．1．4 安装、固定卡具设计

4．2 多通道超声GIS故障检测系统软件平台部分

4．2．1 上位机软件架构设计

4．2．2 数据库关系

4．2．3 软件功能

4．2．4 特征值选取以及故障自动识别

4．2．5 在线模式软件界面与测试数据

4．3 本章小结

第五章 基于多通道超声的GIS击穿定位方法与绝缘故障分析

5．1 实验与检测

5．1．1 多通道超声GIS击穿定位方法

5．1．2 试验接线

5．1．3 试验过程

5．1．4 故障定位

5．2 绝缘故障分析

5．2．1 现场解体情况

5．2．2 返厂试验情况

5．2．3 杂质材质分析

5．2．4 故障原因分析

5．3 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献