特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用

特高频和超声波在开关柜局部放电带电检测中的应用摘要：介绍了开关柜局部放电检测方法中的超声波法和特高频法。

着重说明特高频法在开关柜带电检测中的定位技术。

在实际运行高压开关柜中研究了特高频法局部放电定位技术的有效性和可行性。

结果表明：采用特高频检测幅值比较和时间差法的局部放电定位技术对开关柜局部放电缺陷的检测和定位是有效可行的。

高压开关柜局部放电超声波法和特高频法检测定位技术可为现场检修提供理论基础。

关键词：开关柜；局部放电；超声波；特高频；定位技术引言在对电力需求越来越大的今天，对供电的可靠性提出了越来越高的要求，高压开关柜作为向用户供电的最直接的设备，其运行的稳定性至关重要。

各类绝缘缺陷在发展到最终击穿并造成事故之前，往往要先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时有效的反映高压开关柜的绝缘状态，因而对高压开关柜运行状态的检测十分必要。

局部放电的检测和定位是根据局部放电过程中产生的电磁波、声、光、热等现象来确定的。

不同位置、不同放电类型所产生的局放现象不同，所以一般开关柜局放带电检测使用声电联合法。

1.局部放电检测技术1.1 超声波法局部放电检测技术超声检测原理：局部放电前，放电点周围的电场应力、介质应力、粒子力处于相对平衡状态。

局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程，导致放电点周围的电场应力、机械应力与粒子力失去平衡状态而产生振荡变化过程；机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点周围介质的振动现象，从而产生声波信号。

超声波主要检测的是表面放电，主要为相间放电。

主要检测到的故障集中于电缆头、电缆故障指示器、母线穿墙套管、母排处等。

另外超声波方法可检测柜内螺丝松动等机械故障。

1.2 UHF法局部放电检测定位技术局部放电发生时，由于电荷的迅速转移，形成持续时间在ns 级的放电脉冲，并产生频率分量极其丰富的电磁信号（上限可达到数GHz）[1]。

由于现场干扰大，而这些干扰大多频率<300 MHz，为了避开现场干扰，提高局部放电检测的信噪比，所以特高频法选择在0.3～3 G Hz频段对局部放电的电磁辐射信号进行检测。

- 1 -高 新 技 术０　引言随着特高压及智能电网的不断发展，GIS（气体绝缘金属封闭组合电器）变电站也越来越普及。

与常规敞开式变电站相比，GIS 设备紧凑占地少、可靠性高、例行检修试验工作少，但GIS 内部一旦出现局部放电，极易发展成绝缘缺陷，同时由于其紧凑的设计，导致停电检修试验工作量较大且所需的时间也会较长。

因此，对GIS 设备开展带电检测工作，及时发现并跟踪其内部疑似信号，实时掌握GIS 运行情况，预防发生事故，是当下主流的检测方向。

目前，主流的GIS 局部放电检测方法有超声波法、特高频法。

其中AE （超声波）法是通过安装在外壳上的超声波探头检测GIS 设备产生局部放电时所伴随产生的声音振动信号；UHF （特高频）法是利用传感器检测GIS 设备产生局部放电时伴随产生的电磁波信号，同时由于其频段的不同，因此能避开生活中常见的电磁干扰，抗干扰能力较强。

现阶段各供电公司的超声及特高频带电测试工作还处于初级阶段，目前主要致力于收集，研究现场测试的典型局放信号，对现场超声-特高频联合分析诊断研究得较少。

该文同时利用超声（AE）探测器和特高频（UHF）传感器，对运行的GIS 设备进行连续的检测。

虽然2种检测方法在原理及频段上不尽相同，但在检测过程中均可能存在一定的干扰信号，而由于干扰信号可能与真实的局部放电信号具有相似的特性，二者可能同时夹杂出现，如果现场仅使用一种传感器进行检测，可能出现难以区分排除的情况，未能真实地反映实际检测情况。

因此，通过分析比较2种不同的检测信号，能够有效分辨并排除外部干扰信号，同时对真实信号进行进一步地分析，提升检测可信度同，为现场测试人员提供一定的依据。

１　ＧＩＳ局放超声／特高频检测原理１．１　超声检测原理经实践证明，GIS 设备内发生局部放电时，往往会伴随产生振动及声波信号。

在正常状态下，设备放电点周围的介质、电场应力等处于平衡的状态。

当发生局部放电时，在产生的电荷的快速释放或迁移作用下，这种相对平衡的状态会遭到破坏，导致介质周围出现振荡变化过程。

GIS超声波局部放电检测技术的应用分析【摘要】本文主要介绍了GIS超声波局部放电检测技术的应用分析。

在本文分别介绍了背景介绍、研究意义和研究目的。

接着在详细阐述了GIS 设备局部放电检测原理和超声波检测技术，并通过案例分析展示了GIS 超声波局部放电检测技术的应用。

同时探讨了该技术的技术优势和局限性，并对其发展趋势进行了探讨。

最后在对整个研究进行了总结分析，展望了未来的发展方向，重申了研究的意义。

GIS超声波局部放电检测技术的不断完善和应用将为电力设备安全运行提供更可靠的保障。

【关键词】GIS, 超声波, 局部放电检测技术, 应用分析, 技术优势, 局限性, 发展趋势, 总结分析, 未来展望, 研究意义1. 引言1.1 背景介绍GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）在电力系统中扮演着重要的角色，其正常运行对于电力系统的安全稳定至关重要。

GIS设备存在局部放电问题，如果不及时检测和处理，将导致设备损坏甚至系统故障。

对GIS设备进行局部放电检测具有重要意义。

随着科技的发展，超声波检测技术被广泛应用于GIS设备的局部放电检测中。

超声波检测技术是一种非接触式的检测方法，通过声波的传播和反射来检测设备内部的缺陷和故障。

其检测速度快、灵敏度高的特点，使其成为GIS设备局部放电检测的理想选择。

在本文中，将结合GIS设备局部放电检测原理和超声波检测技术，分析GIS超声波局部放电检测技术的应用案例，探讨其技术优势和局限性，并展望未来发展趋势。

通过对GIS超声波局部放电检测技术的深入研究，可以为电力系统的安全运行提供重要参考，具有重要的研究意义和实际应用价值。

1.2 研究意义GIS超声波局部放电检测技术的研究意义体现在以下几个方面：GIS设备是电力系统中重要的高压开关设备，其正常运行对于电力系统的稳定运行至关重要。

局部放电是GIS设备运行过程中常见的故障形式，可以导致设备损坏甚至事故发生。

及时准确地检测GIS设备的局部放电现象，对于确保电力系统的安全稳定具有重要意义。

特高频和超声波原理及在GIS局部放电例析前言GIS目前的预防性试验手段较少，为了防止GIS 的事故，有必要对GIS 内部绝缘状态，在带电状态下进行预防诊断；随着科技的发展，借助一些专业设备及软件进行分析、判断是否有异常。

对GIS进行局部放电检测可以弥补耐压试验的不足，通过在线检测能发现GIS制造和安装的“清洁度”，能发现绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，及时发现各种可能的异常或故障预兆，从而进行及时、有效的处理，确保设备安全运行，避免重大事故发生。

一、GIS绝缘缺陷类型分析要深入研究GIS局部放电，首先应将缺陷进行分类，并了解各类缺陷的特征、严重程度及发生的绝缘故障比率，然后针对不同类型的缺陷进行分析研究，从而找到影响绝缘故障的主要因素。

根据一组统计数据，由不同绝缘缺陷引发的故障比例见表1.1。

下面针对GIS内部几种常见的缺陷分别进行了具体分析微粒及异物的影响从表1统计中看出，自由微粒及异物故障占总故障的20%。

究其产生的原因，主要是现场安装条件不如生产工厂优越，无法彻底清除GIS设备内部的微粒及异物，这些微粒及异物以自由金属微粒危害最甚。

GIS设备内部的金属微粒，具有以下几个主要特征：1）自由金属微粒在电压作用下获得电荷并发生移动，当电压超过一定值时，这些微粒就能在接地外壳和高压导体之间跳动，从而发生局部放电。

2）当金属微粒移动靠近而未接触高压导体时，如果距离小于某一极限值，在强电场力作用下，容易引起局部放电。

3）绝缘子表面上的金属微粒，常常在设备交接试验时检测不出来，经过一段运行，由于机械振动或操作过电压引起的静电力，使它产生轻微的移动而形成微粒堆积，在某种程度上加大了放电发生的几率。

4）当金属微粒游离到绝缘子的表面，在一定条件下被固定下来时（比如被油脂粘住），这样绝缘子表面的金属微粒状似金属突出物，在高电压环境下，极易造成尖端放电。

接触不良的影响据统计，在GIS设备所有运行故障中，接触不良发生的故障达到29%，占所有故障发生率之首。

特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用摘要：随着国家特高输电战略的逐步实施和建设智能电网计划的不断完善，GIS设备在整个电网中的应用越来越多。

应用超声波法和超高频法综合检测技术，对GIS、开关柜及部分异常设备进行检测，发现GIS 及开关柜等多起设备隐患．并采取相应措施进行了处理．确保了电网的安全运行。

超声波法和超高频法均是现场局部放电的主要检测方法。

超声波法对自由颗粒缺陷具有较高的灵敏度；超高频法对设备内部的金属尖端放电、接触不良放电、GIS 盆式绝缘子上的自由金属颗粒和内部缺陷反映较灵敏，使用时可根据实际情况进行选择。

关键词：特高频；超声波；综合应用GIS由于内空极为有限，导致工作场强很高，内部绝缘裕度相对较小，在严格控制的环境条件下，SF6 气体的击穿强度可望达到相当高的水平，但实际上由于组装环境等因素影响，通常只能达到期望值的一半左右，甚至更低。

一旦GIS 设备内部出现绝缘缺陷，极易发生设备故障，而且引起的停电时间长，检修费用高.事故分析表明，悬浮微粒或污染物进入GIS 盆式绝缘子内侧根部区域．改变了气室内部的空间电场分布，导致局部电场发生畸变，最终由悬浮微粒或污染物引起盆式绝缘子中心导体沿面对外壳放电。

特高频／超声波局放测量技术能有效检测GIS 设备缺陷导致的局部放电，能及时发现和避免GIS 事故的发生，保障GIS 设备的安全稳定运行。

1GIS 局部放电检测原理超声波法、特高频法是目前国内外GIS 局放检测的主要手段，它们都是通过对接收信号进行数据分析，重点关注特征量大小，与典型图谱进行对比，以检测GIS 中各种类型的缺陷，如毛刺放电、自由颗粒、悬浮屏蔽、绝缘子上的颗粒等。

1、特高频局部放电检测原理。

当局部放电在小范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生持续时间为ns级的脉冲电流，同时向周围辐射出0.3-3GHZ的电磁波，其在GIS 中是以TEM波和TM波形式传播的，GIS 的同轴结构相当于导引电磁波的波导管，1个GIS 系统如同一系列的谐振腔，谐振腔中信号衰减较小，通常1个ns级的局部放电信号可以持续10ms以上。

超声波局部放电检测及其在实际中应用发表时间：2020-07-27T02:55:51.562Z 来源：《河南电力》2020年3期作者：何丽娜[导读] 这些物理现象和化学变化能给监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号[2]。

局部放电类型主要包括内部放电、电晕放电、表面放电、悬浮放电。

（国网吉安供电公司 343009）摘要：作为一种带电检测方法，超声波局放检测能在电力设备不停电的情况下对其运行状况进行评价，及时发现设备的隐患和缺陷，通过检修消缺，减少设备故障的发生，保障电网稳定运行。

本文介绍了局部放电的定义，阐述了超声波局部放电检测原理、测试方法和判断依据，本文通过10kV开关柜局放缺陷实际案例，验证了超声波局部放电在提高设备稳定运行中的作用。

关键词：局部放电；开关柜；超声波局放检测1.局部放电定义及其分类电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，但未贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称为局部放电。

其是由局部电场畸变、场强集中，从而引起绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的[1]。

局部放电是一种脉冲放电，会在设备内部及周围产生一系列的声、光、电和机械振动等现象，这些物理现象和化学变化能给监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号[2]。

局部放电类型主要包括内部放电、电晕放电、表面放电、悬浮放电。

2 超声波局部放电检测原理超声波是一种超过20kHz的声波。

超声波传感器，一种将超声波信号转换为电信号，能够检测频率大于20kHz机械波的传感器。

超声波局放检测的基本原理是电力设备发生局部放电时所产生的振动和声响，通过超声波传感器来接收信号，根据放电所释放能量与声能间的关系，通过测量超声波信号的声压来推测出放电的强弱[3]。

3.超声波局放检测方法、判断依据使用接触式检测时，如对GIS的检测，将传感器紧贴在设备外壳上；使用非接触式方法检测时，如对开关柜的检测，将传感器沿着开关柜的缝隙进行匀速扫描、检测。

超声波局放测量模式主要包括连续检测模式、时域波形检测模式、相位检测模式、脉冲检测模式及特征指数检测模式等五类，不同放电类型，在不同检测模式下的放电特征如表1所示。

特高频和超声波局部放电检测在广西电网中的应用研究兰国良（广西电网公司南宁供电局，广西南宁530031）LIAN Guo-liang（NanNing Power Supply, Guangxi Power Grid,nanning,530031）摘要:本文介绍了特高频和超声波技术的基本原理，两者的联合应用在广西电网GIS、开关柜等设备中的积极作用，为掌握广西电网带电设备运行状况提供了一种准确、有效的检测手段。

并局部局部放电检测中的作用，分析了传统专家系统的不足，介绍了小波网络方法，并将小波网络模型与BP人工神经网络模型进行了比较，最后选择实例说明了小波网络具有较强的逼近和容错能力、较快的收敛速度和较好的预报效果模型，能够较好的应用到编制变电站绝缘在线检测专家系统中。

关键词：小波网络; 专家系统; 神经网络; 学习训练Abstract: This paper analyzes the default of the traditional expert system, introduces the methods of wavelet networks, compare the methods of wavelet networks and BP artificial neural network, in the end choice the example to interpret the wavelet have the stronger ability of approach and contain fault、faster restrain speed and predict effect model,this model is good applied to the design of online monitoring of transformer substation insulation.Key words: the wavelet work; expert system; BP medol; learn and train1 前言：对电气设备进行局部放电试验是电气设备制造和运行中的一项重要预防性试验。

- 18 -高 新 技 术１　现状调查高压电气设备内部绝缘介质内部电气放电现象称为局部放电。

高压设备的局部放电可以导致绝缘介质的局部损坏，如果局部放电行为无法及时发现，长期积累将导致绝缘劣化并最终导致绝缘击穿。

根据统计调查，绝缘故障导致的变压器故障占总故障的67%以上。

因为及时发现运行变压器的绝缘情况尤为重要，所以电力变压器局部放电在线检测技术在这个背景下快速发展起来。

２　局部放电产生原因及其现象在制造维修过程中，由于变压器绝缘部件、金属部件等部位常存在一些尖角、毛刺，使尖角、毛刺处常因电场强度的作用聚集有大量电荷。

此外变压器绝缘体中存在的空气间隙以及变压器油中的微量气泡等原因都会导致变压器内部局部放电。

局部放电过程中除造成电荷的转移和电能的损耗外，还伴随电磁辐射、超声波，发光、发热以及出现新的生成物等，因此这些伴随现象的不同使局部放电的测量方法分为电气测量法和非电气测量法[2]。

３　常规局部放电检测方法以变压器局部放电所产生的各种现象（超声波、发热、发光、电磁波信号等）为检测依据，同时根据这些伴随信号的强弱来判断变压器内部局部放电的强弱以及定位。

３．１　高频脉冲电流法将高频电流互感器（CT）套在变压器接地线上，采集变压器内部发生局部放电时产生的高频脉冲电流信号。

该方法具有测量灵敏度较高、脉冲分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点。

但因其采集信息少，不能对变压器局部放电位置明确定位[3]。

３．２　化学检测法（气相色谱法）化学检测法就是通过检测变压器绝缘油中各种生成物的浓度来判断变压器的局放程度。

该方法具有抗电磁干扰较强的优点。

但由于发生局部放电时，变压器内部绝缘油分解时间较长导致其检测周期较长，只可用于初期故障检测，无法用于突发性故障检测；而且该方法只可用于大体分析，无法判断故障位置及故障程度。

此外由于气体检测仪检测原理，无法区分气体成分，在检测过程中容易被非检测气体干扰。

３．３　光测法局部放电过程中将伴随大量的光，此时可以利用光电转换，来达到检测局部放电的目的。

特高频及超声波法在GIS设备带电检测中的应用【摘要】气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）用SF6气体作为绝缘介质，结构紧凑、占地面积小且检修周期长、运行可靠性高，近年来在国内外的电力系统中得到了广泛应用。

随着电网电压等级和系统容量的不断增加，GIS設备的内部故障也随之增多，因此寻找有效的带电检测方法就显得尤为重要和紧迫了。

特高频及超声波法是带电检测的两种常见方法。

本文主要分析了特高频及超声波法在GIS设备带电检测中的应用策略。

【关键词】特高频；超声波法；GIS设备；带电检测；应用GIS进行带电局部放电检测能够有效地发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其进一步发展，提高GIS设备的可靠性。

特高频、超声波法是GIS设备带电检测的两种方法，通过特高频、超声波方式，带电检测GIS设备局放情况，可及时发现绝缘盆子内部缺陷，使用超声波方式的局放检测，对发现自由颗粒、振动、悬浮电位等内部故障灵敏度较高。

特高频、超声波法有较高的灵敏度和抗干扰能力，检测效率高，可实现定位以及缺陷类型识别等优点。

笔者结合实际经验，分析了特高频及超声波法在GIS设备带电检测中的应用。

有不对之处，请批评指正。

1特高频（UHF）法电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz的电磁波。

局部放电检测特高频（UHF）法基本原理是通过UHF传感器对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波（300MHz--3GHz）信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电监测。

根据现场设备情况的不同，可以采用内置式特高频传感器和外置式特高频传感器。

由于现场的晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此UHF法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。

特高频法在现场得到广泛应用，积累了较多成功检测经验。

特高频局部放电检测技术知识讲解电力设备的局部放电是一种常见的电气现象，它预示着设备的绝缘状况可能出现问题。

特高频局部放电检测技术是一种先进的检测技术，能够有效地检测和识别电力设备的局部放电。

本文将详细介绍特高频局部放电检测技术的原理、应用及优势。

一、特高频局部放电检测技术原理特高频局部放电检测技术主要利用局部放电产生的电磁波进行检测。

当电力设备发生局部放电时，放电产生的电流会激发出电磁波，这些电磁波的频率通常在数吉赫兹到数百吉赫兹之间。

特高频局部放电检测设备能够捕捉到这些特高频电磁波，并对其进行处理和分析。

二、特高频局部放电检测技术的应用特高频局部放电检测技术在电力设备检测中具有广泛的应用。

例如，它可以用于变压器、电缆、断路器等电力设备的检测。

通过对特高频电磁波的分析，可以判断出设备的绝缘状况，发现潜在的故障，从而预防设备故障的发生。

三、特高频局部放电检测技术的优势特高频局部放电检测技术相比传统的检测方法具有以下优势：1、高灵敏度：特高频局部放电检测技术对局部放电产生的电磁波非常敏感，可以检测到非常微弱的放电信号，从而能够发现潜在的设备故障。

2、宽频带：特高频局部放电检测设备具有宽频带的接收能力，可以接收到的电磁波频率范围很广，从而能够获得更全面的设备信息。

3、抗干扰能力强：特高频局部放电检测技术对噪声的抑制能力较强，可以有效地避免干扰信号对检测结果的影响。

4、非接触式检测：特高频局部放电检测技术可以采用非接触式的方式进行检测，无需接触设备，从而不会对设备的正常运行产生影响。

四、结论特高频局部放电检测技术是一种先进的电力设备检测技术，具有高灵敏度、宽频带、抗干扰能力强和非接触式检测等优势。

通过对电力设备的特高频电磁波进行检测和分析，可以有效地发现潜在的设备故障，预防设备故障的发生。

在未来的电力设备检测中，特高频局部放电检测技术将会发挥越来越重要的作用。

随着电力系统的不断发展，人们对电力设备的安全与稳定性要求越来越高。