GIS超声波检测法就是通过放置在GIS壳体上的压敏传感器接收传播到壳体上的超声波信号，再通过对声信号的分析判断来诊断GIS内部是否发生了局部放电或异常振动缺陷〔1〕，并实现对放电或异常振动缺陷进行定位。本文介绍一起采用超声波检测法发现的GIS异常振动缺陷，分析缺陷类型，并采用幅值定位法对缺陷位置进行了定位分析，结合缺陷实际情况及该变电站的重要性，给出后续检测及处理建议。

1 缺陷发现

在对±400 kV某换流站330 kV GIS超声波局部放电带电检测时，发现330 kV 1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室测试数据明显异常，超声波连续图谱具有明显的100 Hz相关性，相位图谱在整个周期内呈竖条状分布，具有典型的机械振动特征，经过综合诊断及定位分析，初步判断该间隔36 151 A相隔离开关气室静触头屏蔽罩异常振动。

2 检测数据

2.1 超声波局部放电带电检测

1)330 kV 1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室背景噪声图谱，如图1所示。

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2)330 kV 1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室超声波检测点分布如图2所示，其中测点3位于测点2正对面壳体处，测点5位于测点4正对面壳体处，测点6位于隔离开关壳体正上方，测点8位于测点7正对面壳体。

2)根据测得的飞行时间图谱 (见图3(b))不具有 “三角驼峰”特征，可以排除自由颗粒在电场作用下迁移放电可能。

  

图2 36 151 A相隔离开关气室超声测点分布

3)由图3(a)的连续模式可知，该缺陷具有明显的100 Hz相关性，可能为机械振动或部件松动引起的悬浮放电；而根据图3(c)的相位模式，可以看出图谱呈现多条竖线状，并在360°范围内均有分布，该图谱与文献 〔2〕中典型的振动相位图谱特征相似〔2〕，同时该气室特高频检测和气体成分分析无异常，因此可判断超声波信号异常由内部机械振动引起。

 

表1 36 151 A相隔离开关气室测试数据 mV

  

测点 有效值 峰值 50 Hz相关性 100 Hz相关性1 0.11 0.51 0 0 2 1.3 5.8 0.001 0.35 3 1.3 5.8 0.001 0.35 4 0.98 4.6 0.002 0.28 5 1 4.7 0.002 0.28 6 0.94 3.6 0.002 0.22 7 0.75 2.7 0.035 0.12 8 0.75 2.8 0.03 0.12背景 0.11 0.51 0 0

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由表1可知，测点2和测点3信号幅值最大，其中测点2测试的连续图谱、脉冲图谱和相位图谱如图3所示。

 

  

图3 36 151 A相隔离开关气室超声检测图谱

2.2 SF6分解物成分检测

1)根据表1及图3可以看出，超声信号明显异常，有效值和峰值均明显大于背景值，100 Hz相关性大，并且在该气室各测点借助仪器能听到明显的嗡嗡声。可判断该气室存在缺陷。

2.3 特高频局部放电带电检测

由表1及图3可知，测点1信号幅值基本等于背景值，测点1所在气室正常；测点2和测点3信号幅值最大，并且基本相同；测点4至测点6信号幅值有明显减小，在图2中沿测点4箭头方向信号幅值逐渐减小；测点7和测点8信号幅值较小，其信号可能来自于隔刀气室。由此可推断该气室内部缺陷位置距离测点2和测点3较近。

3 综合分析

3.1 缺陷类型分析

8月28日对330 kV1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室进行气体成分检测，检测环境温度为26℃，相对湿度为14.8%天气晴。检测数据表明，气体成分检测无异常。

根据金芪降糖片样品的质谱总离子流色谱图给出的碎片信息及相关文献，对色谱图中6、9号色谱峰进行了初步归属。

各测点检测数据见表1。沿测点4箭头方向信号幅值逐渐减小。

3.2 缺陷定位及原因分析

根据表1超声波测试结果绘制330 kV 1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室超声波信号异常位置各测点信号幅值，分布如图4所示。

  

图4 36 151 A相隔离开关气室超声信号异常位置各测点信号幅值分布

对330 kV1号交流滤波器组3 615间隔36 151 A相隔离开关气室附近盆子进行特高频检测。检测结果无异常。

图5给出了隔离开关气室内部结构图，图中标出了测点2和测点4所在位置，根据两测点位置及气室内部结构分析，内部振动缺陷为隔离开关静触头屏蔽罩异常振动。

  

图5 隔离开关气室内部结构图 (分闸状态)

进行交流滤波场超声检测时在现场人耳能听到比较明显的嗡嗡声。该处交流滤波场距离主变及电抗器距离较远，基本可排除声响来自主变及电抗器；通过声源辨识排除了声响来自交流滤波装置的可能；将手放在GIS母线外壳上能感觉到明显的振动。因此可判断该声响来自母线，是由母线振动引起，并且在部分母线段超声波检测到超声异常信号。造成该母线振动的原因可能为:母线自振频率与共振频率一致，形成了母线共振现象；制造、安装过程中部分构件安装不牢固，在运行时出现母线振动。据了解，该交流滤波场在刚投运时母线已经存在较大的振动并伴有异常声响。

综上分析，造成该隔离开关气室屏蔽罩松动的原因主要有:制造、安装过程中未充分考虑该站昼夜温差大等环境因素的影响，在运行过程中热胀冷缩的影响致使屏蔽罩松动，产生了振动；母线长期振动致使屏蔽罩松动从而产生屏蔽罩异常振动。

4 结论及建议

1)采用超声波检测法发现该GIS36 151 A相隔离开关气室超声信号异常，经过综合分析判断缺陷是由于内部隔离开关静触头屏蔽罩松动造成屏蔽罩异常振动缺陷。

2)该缺陷在昼夜温差大等环境因素的影响下，可能会加剧发展，容易受不良工况影响发展成为设备故障。针对隔离开关气室内部异常振动缺陷，建议结合停电进行检修处理，停电前开展X射线检测，检查静触头屏蔽罩是否存在移位；重点加强特高频、超声波局部放电检测，缩短检测周期至每3个月1次，关注信号幅值变化情况，若信号显著增大或出现放电信号，应尽快安排停电检修。检修复电后开展特高频和超声波带电检测确认缺陷是否消除。

3)由于该间隔隔离开关气室静触头屏蔽罩振动缺陷有可能是由母线长期振动引起，并且该母线在投运时已存在较大振动并伴有异常声响。母线长期振动可能还会导致其他构件发生松动，严重时引起放电，危及设备运行安全。针对母线振动，建议检测该母线固有振动频率，利用X射线技术检查母线内部部件松动情况，综合分析造成母线振动的具体原因；对已经引起缺陷的部位开展诊断测试，及时消缺；采取有效措施，比如加装母线固定装置，尽快消除母线振动。

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2.2 代表性和独立性 即选择能反映目标完成程度的指标，如病人满意度较好的反映了服务水平、技术水平和管理水平，具有一定的代表性。指标还应具有独立的信息，互相不能替代。

参考文献

〔1〕邱昌荣，王乃庆.电工设备局部放电及测试技术 〔M〕.北京:机械工业出版社，1994.

〔2〕国家电网公司.气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第1部分超声波法:Q/GDW 11059.1—2013.北京:中国电力出版社，2013.