高阳+于杰承+吴伟晴

摘 要：本文介绍了GIS异常声振信号的产生机理，阐述了不同噪声类型的GIS壳体振动信号的特点，并对GIS异常振动检测系统进行了研究和描述。随着电网电压等级的不断提高，电力网络要求所使用的电气设备满足体积小、运行可靠、便于维护等特点，而GIS（气体绝缘开关）正因为具有这些优点，且有很高的运行可靠性，因此应用广泛。本文通过对GIS外壳振动信号的特点、其信号特征进行深度研究分析，再配合放电性检测对其机械性故障进行检测，使两项检测结果互相补充，加强GIS机械故障检测，确保GIS安全运行。本文分析了GIS运行中的正常和异响振动信号的产生机理，频率范围、传播特性等数据，并根据不同类型故障的产生原因和特征表现，为现场检测提供检测和判断依据。

关键词：GIS；机械性故障；机械原理；振动信号特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.218

0 引言

随着我国经济的飞速发展，电网对电网电压等级空前扩大的电力需求，开关操作因其高可靠性已越来越广泛地应用于气体绝缘金属封闭。所谓GIS即是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成。由于GIS设备运行安全可靠、体积小占地面积少、维护周期长、便于维修、环境适应能力强等优点，广泛应用在电网中，随着我国特高压工程的开展，GIS的电压等级越来越高，体积越来越大。近年来，它已被广泛应用于特高压电网。为了保障气体绝缘组合电器稳定运行，尽可能延长维护周期，研究预测内部潜在性故障的方法是很有必要的。

1 GIS机械故障振动检测国内外发展概况

国外针对电力设备智能状态监测的研究从上个世纪就已经开始，但因为监测理论不够成熟和传感元件不够完善的原因，研究还处于发展阶段。目前，国内外电力行业越来越重视电力设备的在线监测，这是电力技术飞速发展的重要原因。国内基于研究均是针对完善GIS局部放电故障提出相关方法，基于GIS的机械故障只有中国电科院高压郭碧红在上世纪80年代由GIS壳体检测GIS内部故障的典型振动信号的频率特性监测研究，本文研究了GIS内自由导电粒子在电场中运动而引起的振动和固定杂质所引起的局部放电而导致的振动等，也主要研究了内部局部放电故障而引起的振动。

2 GIS常见机械故障类型

GIS 由断路器、隔离开关、接地开关、母线、电流 互感器、电压互感器、避雷器、套管等诸多电气设备组合而成，然而，故障率远低于个人电气设备的故障率。GIS故障的主要来源有以下两个方面：一是GIS对操作环境要求更高，安装或操作不当会导致严重的故障；其次，长期的高压环境导致材料的恶化，这已成为许多GIS故障的原因。以国家电网为例，对高压开关柜的典型故障进行了介绍，并對其在生产和安装中的故障80%进行了介绍，GIS故障可分为机械故障、绝缘故障、二次回路故障、主体泄漏等故障。GIS故障主要表现为机械故障和绝缘故障，大多数气体泄漏是由于机械故障造成的，所以气体泄漏可分为机械故障，因此气体泄漏可分为机械故障。

3 GIS外壳振动信号的振动原理

振动是指一定间隔后的重复运动。振动理论是指物体的振动规律与作用于物体上的力之间的关系的研究。机械振动的原理是，物体在平衡位置附近来回移动。

机械振动是工程中普遍存在的现象，机械设备的零部件和机器有不同程度的振动。机械设备的振动通常会影响设备的工作精度，加快机械的磨损，加快疲劳损坏；而随着磨损的增加和疲劳损坏的发生，机械设备的振动将更加强烈，产生恶性循环，直到设备发生故障、损坏。此外，振动的理论和方法是成熟和简单的。因此在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，振动检测技术是一种普遍被使用的常用方法。

4 振动信号的采集及处理

4.1 振动信号的采集

近年来，各种便携式数据采集技术已广泛应用于振动信号的采集领域，作为磁带录像机的替代品，它们特别适合于测量点分散，检测量大，无需连续在线监测场合。这些产品体积小、功能强大、可靠性高，一般都带有与计算机联通的传输口，可以通过安装对应的软件将现场的信号采集、数据处理分析与管理结合在一起，构成完整的监测系统。然而，由于数据采集，数据采集，数据处理和编程能力是有限的。

4.2 振动信号的处理

目前，振动信号的处理方法有多种，振动信号是用来确定振动发生时间和振幅的，根据信号时间的变化来判断GIS状态，信号处理单元主要是信号的滤波和放大，根据滤波器的测量频率范围，滤波器用1-4khz低通滤波器，放大器可以160倍。

5 结论

本文研究介绍了GIS异响振动信号产生的机理、对不同异响类型的GIS外壳振动信号特性进行阐述、对GIS异响振动带电检测系统进行了研究和叙述。针对GIS由于机械原因导致的持续振动，提出采用加速度传感器可进行有效检测，并针对GIS振动的来源及检测方法的实现进行了大量研究；针对机械故障检测，研究了GIS壳体振动信号的特点和GIS振动信号的信号特征，再配合放电性检测对其机械性故障进行检测，使两项检测结果互相补充，加强对GIS机械性故障的检测，保证GIS安全运行。

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