GIS设备采用全封闭结构,正常运行时内部设备和绝缘部件都处于金属壳体保护之下。这样的结构能够减少外部环境对设备的影响,但也给日常状态检查带来了一个实际问题:设备内部出现早期绝缘异常时,不能简单依靠外观发现。

局部放电就是其中比较典型的一类早期绝缘异常信号。

在江西某110kV变电站GIS设备在线监测项目中,珠海华网科技根据现场设备结构和监测需求,配置了智能特高频传感器和智能接触式超声波传感器,从电磁和声学两个不同角度采集GIS运行过程中的局部放电信号。

江西某110kV变电站GIS在线监测系统现场
江西某110kV变电站GIS在线监测系统现场

接触式超声波,直接从GIS外壳采集声信号

GIS内部发生局部放电时,除了产生电磁信号,也会伴随一定的机械振动和超声波信号。

HMJ1010-WAEA型智能接触式超声波传感器,就是针对这类AE超声信号进行检测。传感器安装在GIS设备外壳相应位置,与设备形成直接接触。当内部产生局部放电时,超声波信号通过设备结构传递到外壳,再由传感器进行采集。与非接触方式相比,接触式安装能够减少空气传播过程中受到的环境噪声影响,也有利于提高超声信号接收的稳定性。这对于变电站这种设备集中、电磁环境复杂的现场来说比较实用。

GIS设备接触式超声波传感器安装现场
GIS设备接触式超声波传感器安装现场

为什么项目采用特高频+超声波两种传感器?

这次项目没有只采用一种检测方式,而是将智能特高频传感器与接触式超声波传感器配合使用。特高频方法主要采集GIS局部放电产生的高频电磁信号,而超声波传感器则采集局放过程中产生的声学信号。两种传感器关注的是不同类型的信号。在实际运行监测中,如果某个监测位置的数据出现异常,可以结合不同传感器采集到的信号进行判断,再根据需要安排进一步的现场检测。对于GIS这类全封闭设备来说,多一种有效的检测手段,就多一份判断设备状态的依据。

110kV GIS设备智能特高频传感器安装
110kV GIS设备智能特高频传感器安装

适应变电站复杂电磁环境

变电站现场存在大量一次设备和二次设备,电磁环境相对复杂。超声波检测的一个特点是,它并不直接接入GIS电气回路,而是通过采集设备产生的超声波信号进行判断,因此受到电气干扰的影响相对较小。

HMJ1010-WAEA采用30kHz–200kHz的检测频率范围,谐振频率为40kHz,并具备较高的灵敏度和动态范围,可以用于捕捉GIS设备运行过程中产生的微弱超声信号。

同时,传感器采用接触式安装,与GIS外壳直接接触,可以减少空气传播带来的衰减以及部分外部噪声影响。这些特点使其比较适合用于变电站GIS设备的长期状态监测。

GIS局部放电在线监测传感器
GIS局部放电在线监测传感器

项目应用

本次江西某110kV变电站GIS在线监测项目,将智能特高频和接触式超声波两种检测方式应用于GIS设备状态监测。

其中,特高频传感器负责采集局部放电电磁信号,接触式超声波传感器负责采集局放产生的AE超声信号,两种方式相互配合,对GIS设备运行状态进行监测。

对于变电站运维而言,设备出现明显故障之前,往往会经历一个逐渐变化的过程。通过持续获取设备运行过程中的相关数据,可以为后续的状态分析和检修决策提供更多现场依据。

珠海华网科技可根据GIS、变压器、开关柜等不同电力设备的结构和现场条件,配置特高频、超声波、HFCT、TEV等不同类型的局部放电检测传感器,为电力设备提供在线监测和带电检测相关产品及解决方案。

110kV GIS特高频与超声波局放监测
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