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GIS局部放电特高频检测技术规范

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ICS备案号： Q/CSG中国南方电网有限责任公司企业标准 气体绝缘金属封闭开关设备（GIS ）局部放电特高频检测技术规范中国南方电网有限责任公司 发 布Q/CSG11401-2010目次前言 (IV)1.范围 (1)2.规范性引用文件 (1)3.术语和定义 (1)3.1 GIS局部放电 GIS partial discharge (1)3.2 特高频 ultra high frequency(UHF) (2)3.3局部放电特高频检测 UHF detection of partial discharge (2)3.4带电测量 on-line detection (2)3.5在线监测 on-line Monitoring (2)3.6背景噪声 background noise (2)3.7最小可测放电量q min minimum level of detectable PD (2)4特高频局部放电检测方法 (2)4.1传感器 (3)4.2传感器布置方式 (3)4.3在线检测 (4)4.3.1 在线监测 (4)4.3.2 带电测量 (4)5.通用要求 (5)5.1使用条件 (5)5.2性能要求 (5)5.2.1检测频带 (5)5.2.2 灵敏度 (5)5.2.3 绝缘性能 (5)5.2.4 防护性能 (5)5.2.5 抗震性能 (5)5.2.6 电磁兼容性能 (6)5.2.7 接入安全性要求 (6)5.2.8 可靠性要求 (6)5.3 功能要求 (6)IQ/CSG11401-2010II 5.3.1 局部放电检测功能 (6)5.3.2 信号采集存储功能 (6)5.3.3 检测参数设置功能 (7)5.3.4 网络通讯功能 (7)5.3.5 检测结果显示功能 (7)5.3.6 异常报警功能 (7)5.3.7 放电类型识别功能 (7)5.3.8 放电源定位功能 (8)5.3.9 自检测和自恢复功能 (8)6.抗干扰 (8)6.1主要干扰类型 (8)6.2干扰的抑制 (8)7.放电源定位 (9)7.1 强度定位 (9)7.2 时差定位 (9)8.放电类型识别 (10)8.1 局部放电类型 (10)8.2 局部放电缺陷识别 (10)9.局部放电严重程度判定 (11)10.检测装置的性能试验 (11)10.1 有效性试验 (11)10.2抗干扰性能试验 (11)10.3 电磁兼容性能试验 (11)10.3.1 辐射电磁场试验 (11)10.3.2 电快速瞬变脉冲群试验 (12)10.3.3 浪涌（冲击）试验 (12)10.3.4工频磁场试验 (12)10.3.5阻尼振荡磁场干扰试验 (12)10.3.6静电干扰试验 (12)10.4 可靠性试验 (13)10.4.1 振动试验 (13)10.4.2 72小时通电试验 (13)11．检测装置试验要求 (13)Q/CSG11401-201011.1型式和验证试验 (13)11.2出厂试验 (14)11.3现场交接试验 (14)附录A GIS局部放电的典型图谱 (15)附录B 干扰信号的典型图谱 (16)附录C 检测报告样板 (17)附录D 检测数据要求 (17)附录E 带电测量方法 (18)附录F 带电测量注意事项 (19)IIIQ/CSG11401-2010IV前言局部放电测量有助于发现GIS内部的多种绝缘缺陷，是诊断GIS健康状态的重要手段。

在GIS制造、安装、运行和检修的各个环节，凡是具备条件的，都应该进行局部放电检测。

在变电站现场，由于受电磁环境、检测设备和试验电源等条件的限制，通常难以对GIS进行常规的脉冲电流法检测。

实践经验表明，局部放电特高频检测具有检测灵敏高和抗干扰能力强的特点，适用于发电厂和变电站现场条件下的GIS局部放电测量。

为规范GIS特高频在线检测技术的应用管理，不断积累运行经验，以保障GIS安全、稳定和可靠运行，特制定本标准。

本标准规定了GIS设备局部放电特高频检测的技术规范和使用条件，给出了局部放电类型与严重程度的判定参考，运行单位进行GIS局部放电在线监测、带电测量和交流耐压试验时应遵照执行。

本标准由中国南方电网有限责任公司生产技术部提出、归口并解释。

本标准起草单位：中国南方电网公司生产技术部、清华大学、北京领翼中翔科技有限公司、广东电网公司。

本标准主要起草人：吴琼、高文胜、卢启付、刘卫东、邱野、李端姣、杨奕、姚森敬、刘文山。

本标准由中国南方电网有限责任公司技术标准工作领导小组批准。

本标准自201X年X月X日起实施。

Q/CSG11401-20101.范围本标准适用于在发电厂和变电站现场条件下，处于运行状态（含热备用状态），额定电压为72.5kV～550kV全部或部分地采用SF6气体作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS，包括HGIS和罐式断路器等）中局部放电的特高频测量，包含在线监测、带电测试和现场交流耐压试验。

2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括刊误的内容）或修订版均不适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 2423 电工电子产品环境试验GB/T 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T16927 高电压试验技术GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术GB 2421 电工电子产品基本环境试验规程GB7354 局部放电测量GB 11022 高压开关设备通用技术条件GB 50150 电气装置安装工程，电气设备交接试验标准DL/T 417 电力设备局部放电现场测量导则DL/T 555 气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则DL/T 593 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求DL/T 595 电力设备预防性试验规程DL/T 617 气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 860 变电站通信网络与系统3. 术语和定义3.1 GIS局部放电GIS partial dischargeGIS局部放电是指发生在GIS绝缘结构中局部区域内的放电现象，包括：自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电放电等。

1Q/CSG11401-20103.2 特高频ultra high frequency(UHF)指频率为300MHz～3GHz的电磁波频段。

3.3局部放电特高频检测UHF detection of partial discharge采用内置或外置的传感器检测GIS中局部放电在特高频频段（300MHz～3GHz）范围内所产生的电磁波信号。

3.4带电测量on-line detection特指在GIS运行状态下，采用便携式仪器或示波器，通过内置、外置或可活动的UHF传感器，由专业人员对局部放电进行检测。

3.5在线监测on-line Monitoring特指在GIS运行状态下，通过内置或外置的UHF传感器，连续或定时地自动测量GIS内部可能发生的局部放电。

通常监测系统固定安装在现场，长期在线运行，无需人为参与，自动完成检测、存储、通讯和诊断等功能。

3.6背景噪声 background noise背景噪声是指在局部放电检测过程中测量到的非被检测设备所产生的信号，背景噪声包括检测装置中的白噪声、广播通讯信号、雷达信号以及其他的连续或脉冲干扰信号。

3.7最小可测放电量q min minimum level of detectable PD局部放电检测装置在检定条件下所能检出的最小放电量q min（pC）。

为了得到明确的测量结果，q min的测量幅值至少应为背景噪声幅值的2倍。

4．特高频局部放电检测方法GIS局部放电特高频检测方法主要有两种形式，利用局部放电在线监测系统对GIS进行实时或定时的监测和利用便携式局部放电检测仪进行带电测量。

检测装置一般由耦合器、放大滤波单元、信号采集单元、通讯单元和诊断分析单元等五部分构成。

在不同检测装置中，以上各功能单元可能有不同的组合方式。

2Q/CSG11401-20103图1 局部放电在线监测系统图2 局部放电带电检测仪 4.1传感器根据GIS 的实际情况，局部放电检测可以采用内置式或外置式特高频耦合传感器。

新建GIS 设备建议配置内置传感器，已投运GIS 设备则宜采用外置传感器。

图3 传感器安装形式4.2传感器布置方式内置传感器宜由GIS 生产厂在制造时置入，在设备制造前应与GIS 进行一体化设计，在出厂时应同GIS 一起完成出厂试验。

外置传感器应置于未包裹金属屏蔽的GIS 盆式绝缘子外侧或GIS 壳体上存在的介质窗处，当GIS 盆式绝缘子外包金属屏蔽时，需要对金属屏蔽开窗。

传感器安装不应影响设备美观。

传感器布置应保证GIS 内部发生在任何位置的局部放电都能够被有效传感，在此前提下，传感器应尽量安装在GIS 关键设备附近，包括断路器、隔离开关、电压互感器等。

对于长直母线段测点间隔宜为5-10m 。

Q/CSG11401-20104.3在线检测4.3.1 在线监测在线监测系统利用预先安装在GIS上的内置或外置传感器探测GIS内部发生的局部放电特高频信号；信号处理单元进行滤波、放大和检波，数据采集单元将传感器捕获的放电信号转换为数字量，完成特征量检出，进行波形、频谱和统计分析，实现缺陷预警；处理结果经通信接口传送至诊断服务单元进行数据分析、显示、报警管理、诊断和存储，远程用户可以通过网络对GIS 的运行状态进行实时监视。

特高频测量分为宽带测量和检波测量两种方式，宽带测量可观察到局放信号在200MHz~3GHz 频域上的信号能量分布，信息量大，因此具有较好的检测和识别效果；而用检波测量则无法得到不同缺陷信号的频谱特征，但具有较高的信噪比，抗干扰能力强，检测灵敏度高。

由于特高频局部放电检测至少需要测量一个工频周期以上的百兆赫兹到千兆赫兹的放电信号，常用的A/ D 转换系统在采样率和存储深度等方面很难满足要求，且数据处理难度大。

通常局部放电测量只关心信号的幅值、出现的相位以及放电重复率，因此在线监测系统普遍采用检波方式，仅对放电信号的主要信息进行检测、分析和存储。

在线监测特征信息包括：最大放电量、放电相位、放电频次和放电谱图，放电谱图应由不少于50个连续工频周期的监测数据形成。

检测周期应可根据监测需要进行设置和调节，最小监测周期不应小于10分钟。

监测系统中应能保存设备的所有历史特征信息和24小时的实时数据，应采用掉电非易失存储技术。

应能通过外部接口调用历史数据和报警信息。

监测系统数据接口要求参见附录D。

4.3.2 带电测量带电测量是利用可移动传感器（包括外置传感器和内置传感探头外接传感器两种情况）对存在异常或需要关注的设备进行巡检，检测结果可利用便携测量仪或高速示波器进行分析和存储。

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气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)局部放电特高频检测技术规范

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)局部放电特高频检测技术规范


3.2 特高频 ultra high frequency(UHF) ............................................. 2 3.3 局部放电特高频检测 UHF detection of partial discharge .......................... 2 3.4 带电测量 on-line detection ..................................................... 2 3.5 在线监测 on-line Monitoring .................................................... 2 3.6 背景噪声 background noise ...................................................... 2 3.7 最小可测放电量 qmin minimum level of detectable PD .............................. 2 4 特高频局部放电检测方法 ............................................................... 2 4.1 传感器......................................................................... 3 4.2 传感器布置方式 ................................................................. 3 4.3 在线检测....................................................................... 4 4.3.1 在线监测 ................................................................ 4 4.3.2 带电测量 ................................................................ 4 5.通用要求 ............................................................................ 5 5.1 使用条件....................................................................... 5 5.2 性能要求....................................................................... 5 5.2.1 检测频带 ................................................................. 5 5.2.2 灵敏度 .................................................................. 5 5.2.3 绝缘性能 ................................................................ 5 5.2.4 防护性能 ................................................................ 5 5.2.5 抗震性能 ................................................................ 5 5.2.6 电磁兼容性能 ............................................................ 6 5.2.7 接入安全性要求 .......................................................... 6 5.2.8 可靠性要求 .............................................................. 6 5.3 功能要求 ...................................................................... 6
特高频局部放电检测技术

特高频局部放电检测技术


背景传感器
5) 定位测量抗干扰-平面分法
传感器A P
传感器B
传感器B’ P’
传感器A’’
传感器A’
6）利检测频段选择和滤波抗干扰：针对固定存在信号较 强的干扰，可通过频谱仪分析干扰存在的频段， 使用滤波器将其过滤掉达到抗干扰目的
2、放电类型识别
排除掉干扰，确定为内部放电后，需要对放电类 型进行识别。GIS内部放电主要有4类：电晕放电，空 穴放电和悬浮电位放电，自由金属颗粒放电，以及绝 缘沿面放电。下面简明列举了上述几种信号的典型谱 图，包括各类信号的PRPS图谱、PRPD图谱和峰值 检测图谱
2、检测周期
Ø 投运后及大修后1个月内应对本体进行一次局部放电检测 ；
Ø 正常情况下，半年至一年检测一次； Ø 检测到GIS有异常信号但不能完全判定时，可根据GIS设备
的运行工况，应缩短检测周期，增加检测次数，应并分析 信号的特点和发展趋势；
Ø 必要时，对重要部件（如断路器、隔离开关、母线等）进 行局部放电重点检测；
特高频局部放电检测技术
1 特高频局部放电检测的原理 2 特高频局部放电检测仪器及工具 3 特高频局部放电检测方法及注意事项 4 数据、图谱的分析及诊断 5 典型案例分析
一、特高频局部放电检测的原理
Ø 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。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
电 晕 放 电
放电的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现， 放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多。但较高电压等级 下另一个半周也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，放电 次数较少。
GIS局部放电超高频检测技术(四川电科院丁登伟)

GIS局部放电超高频检测技术(四川电科院丁登伟)


局放特高频检测的测试注意事项
1. 特高频局放检测仪适用于检测盆式绝缘子为非屏蔽状态的GIS 设备，若GIS的盆式绝缘子为屏蔽状态则无法检测；
2. 检测中应将同轴电缆完全展开，避免同轴电缆外皮受到刮蹭 损伤；
3. 传感器应与盆式绝缘子紧密接触，且应放置于两根禁锢盆式 绝缘子螺栓的中间，以减少螺栓对内部电磁波的屏蔽及传感 器与螺栓产生的外部静电干扰；
3.当该间隔检测出异常信号时，可检测该间隔相邻间隔的 信号。看是否也存在相近的异常信号，若没有异常信号存 在，则该间隔的异常信号可能为内部信号；
4、异常局放信号诊断注意事项
4. 检测出异常信号时，查看人工智能分析软件给出的结 论是否为放电；
5. 检测出异常信号时，查看检测出的三维图谱与典型放电 图谱是否相似；
信号处理
UHF传感的信号耦合方式
体内耦合：信号耦合器 安装在GIS体内。
UHF耦合器
体外耦合：UHF耦合器存在 GIS体外盘式绝缘子处。
局放
盘式绝缘子 屏蔽 耦合器
GIS壳体
体内和体外信号耦合的性能比较
体内耦合
体外耦合
• 放电在内，干扰在外， • 受外部干扰较多一些；
体内耦合有较好的灵敏 • 盘式绝缘子多时，也能
4. 在测量时应尽可能保证传感器与盆式绝缘子的接触，不要因 为传感器移动引起的信号而干扰正确判断；
局放特高频检测的测试注意事项
5. 在检测时应最大限度保持测试周围信号的干净，尽量减少人 为制造出的干扰信号，例如：手机信号、照相机闪光灯信号、 照明灯信号等；
6. 在检测过程中，必须要保证外接电源的频率为50Hz； 7. 对每个GIS间隔进行检测时，在无异常局放信号的情况下只需
研究背景
GIS局部放电特高频检测技术规范

GIS局部放电特高频检测技术规范

检测装置应具有方便的人机交互功能，便于直观和多角度地观察GIS局部放电的检测结果。检测装置应具备实时数据显示功能，在线监测系统应标注局部放电传感器在GIS上的安装位置。
局部放电检测应提供以下基本检测和统计信息：
1)局部放电信号的幅值、相位、放电频次等基本特征参数；
2)
3)局部放电信号的幅值、放电频次等基本参数的趋势图；
DL/T 593高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
DL/T 595电力设备预防性试验规程
DL/T 617气体绝缘金属封闭开关设备技术条件
DL/T 860变电站通信网络与系统
3.
3.1
GIS局部放电是指发生在GIS绝缘结构中局部区域内的放电现象，包括：自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电放电等。
5.3.9
在线监测系统应具有自检测功能，提供监测系统运行状态的自检信息和硬结点，记录监测系统的故障日志。同时还应提供方便、可靠的调试工具和手段，以满足现场校验测试的要求。
在线监测系统应具有自恢复功能，当出现异常供电中止等情况后，监测系统应能够自动恢复正常运行。在线监测系统应满足模块化和标准化要求，能根据监测点数的变化进行灵活的扩展，支持热插拔和互换性要求，任何一个模块或单元进行检修时，不应影响其他模块或单元的正常工作。
6.
现场干扰将降低局部放电检测的灵敏度，甚至导致误报警和诊断错误。因此，局部放电检测装置应能将干扰抑制到可以接受的水平。
6.1
GIS局部放电特高频检测中主要存在以下几类干扰形式：
1)移动通讯和雷达等无线电干扰；
2)
3)变电站架空线上尖端放电干扰；
4)
5)变电站高电压环境中存在的浮电位体放电干扰；