GIS隔离开关多参数联合检测试验技术.pdf

简介：
作为高压电力系统中不可或缺的关键设备，GIS隔离开关的主要功能是在不中断电路运行的情况下实现对高电压区域的安全隔离，从而确保操作人员的人身安全和设备的正常运转。在2021第七届变电技术论坛上，李军浩教授就其深入探讨了GIS多参量联合检测技术这一前沿课题，该技术体系可为GIS设备的健康状态评估提供科学依据。GIS隔离开关由动静触头和电动机构共同构成，在某些特殊情况下需要人工制造断点，并与断路器配合使用。基于GIS设备的特定结构特征，其内部的隔离开关连接点数量较多，当接触状态出现异常时，可能会引发放电故障，从而造成设备严重损坏以及严重的电网中断风险。因此，对GIS隔离开关运行状态的有效评估和持续监测是保障电力系统稳定运行的关键环节。GIS隔离开关接触状态劣化是涉及多方面的复杂过程，在其发展过程中可能伴随有机械振动、温升以及局部放电的出现。当接触状况不佳时，触头间的接触电阻会显著增加，从而导致局部区域产生热点并形成悬浮电位，最终引发局部放电现象。这些异常情况往往与机械振动加剧及温升有关，并呈现出一定的相互依存关系。 通过实际监测发现，在隔离开关设备的局部区域（如点2）呈现出最大振幅特征的同时伴随温度上升现象最为突出。这种现象主要由于接触故障产生的热量经由热对流作用传递，导致SF6气体在隔离开关局部上方区域积累，从而使该处温度上升速度最快。此外，局放信号强度与其缺陷程度密切相关，并且当系统电压升高时，局放现象将更加明显。针对这些问题，该研究提出了一种多参数协同检测技术，旨在综合评估GIS隔离开关的运行状态。通过对其振动信号、温度变化以及局部放电信号进行特征分析，可以实现对设备故障状况的有效判别。基于这一需求，本研究开发出了国内首款超声-振动融合传感器，该设备不仅能够感知1至4kHz范围内的机械振动信息，还具备捕捉20kHz以上超声局放信号的能力，在传感器层面实现了数据的有机融合。通过试验验证，在110kVGIS环境下，该复合式传感器系统既能检测出机械振动信号又能捕捉超声局放信号，充分证明了其在GIS隔离开关缺陷检测中的有效性与实用性。未来预期发展是将单一参数检测升级为多参数协同探测，不仅在数据处理上实现了信息融合，在系统集成方面也达到了某种程度的协调一致，以实现对需要承受电气、机械及温度等多因素作用的复杂设备如GIS隔离开关等场景进行状态监测。GIS隔离开关的多元参数协同检控系统在预防和早期识别潜在故障方面发挥着关键作用。该系统通过全面考察机械振荡、温升以及局部闪络等多维度参数的变化特征，有效提升了设备运行的安全性和可靠性水平。其应用和发展对提升电力系统的稳定性和安全性具有重要意义。