220kV GIS局部放电带电检测技术分析
与现场应用
摘要：在电力系统中，通过220kV GIS的应用，能够充分发挥其占地面积小、可靠性强，维修便捷、受外界环境影响小等应用优势，并得到广泛应用，此气体
绝缘金属封闭开关设备在结构设计、制造及安装过程中，极可能出现固体绝缘、
表面污垢、尖刺等缺陷和问题，一旦上述问题和缺陷无法及时解决和弥补，会出
现严重供电事故。另外因GIS采用封闭性结构，如发生故障后，需要投入大量的
物力、人力和财力进行修护。因此需要对局部放电带电检测技术应用加大研究力度。本文就局部放电带电检测技术及技术现场应用进行分析和探究。
关键词：GIS；局部放电带电检测技术；超声波信号
一、局部放电
IEC60270：2000《局部放电测量》中局部放电定义为：“一种导体间绝缘仅
被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生，一般是由于绝缘体内或绝缘表面的电场特别集中而引起的，通常表现为持续时间
小于1µs的脉冲，但也可以出现连续的形式，比如气体介质中的所谓无脉冲放电”。
局部放电对电气设备绝缘会产生严重的危害,主要表现在由于放电产生的局
部发热、带电粒子的撞击、化学活性生成物以及射线等因素对绝缘材料的损害。
局部放电是一种脉冲放电,它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种
物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。
二、局部放电带电检测技术概述
（一）超声波局部放电带电检测技术
超声波局部放电检测是利用安装在外壳的超声波传感器接收局部放电产生的振动信号。超声波信号在GIS设备绝缘体中衰减程度较大，并且因信号覆盖面有限，信号传播时具有较强方向性，能量更加集中，通过此检测技术的应用，通过带电检测能够对集中收集定向波束，对信号源进行更精准的定位，同时能够对超声波信号异常情况进行检测，并能够对信号干扰来自于腔体内部或外部进行进一步确定。如在外部干扰因素排除后，仍然显示信号异常，则能够确定信号源干扰来自于内部，并需要准确定位缺陷位置。在此技术具体应用过程中，需要对此设备的时差、幅值及频率等进行定位判断。
首先在幅值定位过程中，应结合超声波信号的实际衰减情况，对信号峰值大小或有效值进行定位，同时在技术应用检测时，能够发现局部放射源距离与信号强弱之间成正比关系，随着距离的不断缩短，信息也不断增强。所以通过信号幅值和强弱，能够对放电位置进行判断和确定[1]。
在进行局部放电带电检测中，时差定位作为重要指标，主要检测超声波信号的时差，同时可利用联立球面方程和双曲面方程，结合时差测定数据，有效定位局部放源位置。另外在管线结构测试时，可采用多个管道或两个管道超声波检测的方式，结合传播速度、信号时差以及距离等，对放射源位置进行二维或三维定位。
采用SF6气体对超声波性质进行吸收，在此基础上进行频率定位检测，可结合信号频率与超声波吸收程度之间的正比例关系。另外在进行定位时，应对超声波的吸收情况加强分析。在设备壳体或中心导体位置利用声波的高频部分对局部放电源位置进行确定。如信息为低频信号，则放射源位于 GIS 中心导体位置，如在高频及低频部分监测到超声信号，则局部放点源位于设备壳体位置。
（二）特高频局部放电定位技术
特高频局部方向检测是利用装设在设备内部或者外部的天线传感器接受局部放电辐射出的300-3000MHz频段的特高频电磁波信号进行局部放电检测和分析。特高频局部放电检测时，如发现存在特殊信号，应对信号源先进行判断，对非外界干扰进行排除，在此基础上对设备进行后续检测，通过典型干扰信号图谱与检
测后得到的图谱进行对比分析，其次也可采用屏蔽带、滤波器等方法对特殊信号
进行监测，对设备内部是否存在异常放电问题进行及时判断，一旦GIS盆式绝缘
子出现特高频异常信号时，则应利用方向朝外的传感器对信号进行检测，并形成
相应的检测信号图谱，如与盆式绝缘子信号图谱相符号，且信号源较强，则表明
信号受到外部干扰[2]。
在此技术应用过程中，其具体应用方法包括了时差、幅值、平分面比较等。
其中可利用幅值比较定位法，一旦带电检测过程中出现多个特高频局部放电信号，能够根据离放射源距离最近的信号最强的原理进行定位，虽然此检测方法能够保
有关检测结果的准确性，但会受到诸多因素的限制，一旦出现极强的检测信号，
导致小距离范围变化，信号强弱变化情况难以判断，加大了定位难度。
通过时差定位法的应用，能够快速判断和定位局部放射源所发出的电磁波信号，同时能够根据特高频电磁波信号方向和到达时间，对放射源进行定位，或利
用气室两侧传感器与信号的到达时间差，确定传感器的位置和距离，进一步对缺
陷位置进行定位。另外此定位方法通常可应用于高速数字示波器的带电检测。
通过平分面定位法的应用，能够在信号在外部或内容未进行明确区分的情况
下加以应用，且信号较强，同时排除外部干扰后，有效定位局部放射源。
（三）声电联合定位技术
与上述两种技术相较之下，此技术有效更强的应用优势，能够同时检测局部
放电的特高频信号和超声波信号，再结合声电信号联系性，有效确定局部放电源
位置，并对现场外部干扰有效排除，能够确保定位的精确性。另外利用特高频或
超声波定位，确定局部放射源的大概位置和范围，同时可将高频传感器设置在最
近监测点，将超声波传感器放置于GIS壳体，结合特高频和超声波时域信号之间
的关系进行信号检测，一旦二者之间出现对应关系，则代表信号源为同一个信号
源[3]。
三、局部放电带电检测技术现场应用
（一）超声波局部放电定位
在超声波局部放电定位中，可采用T90 测试仪的检测信号幅度值，与超声局
部放电检测仪相较之下，隔离开关从下至上，放射信号越近时，其幅度值也越大，并且与100 Hz之间的相关性也越强。另外可利用相应绘制的图谱以及数据进行
分析定位。
（二）特高频局部放射定位
在进行时差定位应用过程中，可固定传感器设置于隔离开关的A位置两侧的
盆式绝缘子浇筑孔位置，利用三个特高频传感器监测时域信号监测，一旦出现信
号脉冲相同的情况，则说明三路信号源属于同一信号源。其次如传感器 B 检测
信号超前于 A 检测信号，且距离为84 cm，时差为 2.8ns，则可判定信号源处于
传感器左侧位置。另外通过检测传感器 B、C 的信号可以发现，B 传感器信号超
前于 C 传感器，则信号源可确定位于两个传感器之间，再根据时差，对具体位
置进行计算定位。
（三）声电联合定位法
此定位方法应用过程中，能够集中采集特高频信号及超声波时域信号，并且
上方为特高频信号，下方为超声波信号，如两种信号显示相关且一致时，则代表
信号来自于同一信号源。另外随着测试点距离与开关距离的不断缩短，超横波信
号的信号幅度增加，时延逐渐减小，因此可对局部放射源的位置进行确定。并且
可根据图谱，放射源确定为悬浮电位放电缺陷。
结束语：随着GIS设备局部放电带电检测技术的不断发展，在电力系统中得
到广泛应用，为了有效发挥技术应用优势，需要结合设备具体情况，对检测技术
进行合理选择，其中通过不断应用实践可以发现声电联合定位法的检测结果更加
准确。
参考文献：
[1] 魏翀, 熊俊, 杨森. GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用[J]. 电
气自动化, 2016, 38(2):4.
[2] 黄杨. GIS局部放电带电检测技术的分析与现场应用[J]. 工程技术:引文版, 2016(12):00196-00196.
[3] 范馐. GIS 局部放电带电检测技术的分析与现场应用研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(035):669.
GIS局部放电带电检测技术及现场运用 摘要：文章阐述了气体绝缘组合电器（GIS）产生局部放电的机理，简要分析了GIS局部放电检测技术，比较了各种检测技术的优缺点，并将超高频法和SF6分解产物法用于成都供电公司GIS设备绝缘状态诊断。 关键词：气体绝缘组合电器;局部放电;化学检测法;超高频法 气体绝缘组合电器（Gas insulated Switchgear，简称GIS）作为一种结构紧凑、性能优良的高压电力设备，在电力系统中运用越来越广泛。GIS内部绝缘结构主要为SF6气体绝缘，其在制造时出现的毛刺、安装运输时部件松动或接触不良引起电极电位浮动、运行中绝缘老化、以及各种情况下可能出现金属微粒等各种缺陷，都可能不同程度的导致GIS内部电场发生畸变，使得局部电场加强而产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。PD对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，而且从局部开始，受多种因素影响，对运行中的GIS是一种隐患。由于电力系统中保护措施的日趋完善，各种过电压对设备绝缘的破坏作用相对减小，而运行中的工作电压对绝缘的劣化起着主导作用，PD既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。因此，通过对GIS PD进行检测，可以在一定程度发现许多内部存在的缺陷，对保证GIS的安全可靠运行具有重要的现实意义。 1 局部放电检测方法 气体绝缘组合电器的局部放电检测方法主要分为非电检测法和电检测法两大类。 1.1 非电检测法 非电检测法主要包括超声波检测法和化学检测法。当GIS内部存在局部放电时，会生产超声波信号，可通过安装在GIS外壳上的超声波传感器进行检测，这种方法称为超声波检测法。超声波检测法主要优点是定位方便，因其无法进行局部放电量的定量分析，主要作为一种辅助测量方法进行运用;组合电器内部绝缘气体为SF6，SF6为一种非常稳定的惰性气体，绝缘强度高，正常情况下不会发生分解反应，当出现电弧放电等异常情况时，高温电弧能量会使SF6气体发生化学反应，生成SF4、SF3、SF2等硫化物，同时，当SF6气体周围含有微水和氧气时，会生产HF和H2SO3、SO2等化合物。通过采用气体传感器对SF6分解产物进行检测的方法称为化学检测法。通常情况下，SF6在不同的环境下发生的分解产物不同，含量以及产生速率等也有差异，可通过检测SF6气体组分含量与变化趋势来诊断其内部绝缘缺陷的情况。化学检测法优点是准确度和灵敏度高，是目前运用最广泛的局部放电带电检测方法之一。 1.2 电检测法 电测法主要是脉冲电流法和超高频法（Ultrahigh frequency，简称UHF）。脉
GIS 设备局部放电检测技术 返回技术文献首页 一、概述： GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备没有外部露出的带电部分，采用SF6 气体绝缘，可靠性较高，检修工作量小，但通过发展外部诊断、监视法可减小不必要的拆卸检修工作量。即一种不解体设备而用确切简易的办法从外部进行各种（在线的、离线的、带电的、停电）测量，监视、诊断设备内部状态及性能的好坏，包括故障定位。 GIS 、GCB 及GIT 等SF6 电气设备的绝缘性能是确保其安全运行的重要条件。设备内部中的金属微粒、粉末和水分等导电性杂质是引发GIS 等设备故障的原因。设备存在导电性杂质时，因局部放电而发出不正常声音、振动、产生放电电荷、发光、产生分解气体等异常现象。因此局部放电是GIS 、GCB 及GIT 等设备状态监测重要对象之一。 二、主要监测方法： 1. 电磁波检测法： 局放产生在GIS 室内传播的电磁波。选择电磁波拾取天线来检测从GIS 腔体盆式绝缘子处泄漏出来的电磁波，来判断局放和故障定位。 2. 特高频检测法： GIS 放电引起的脉冲电信号上升，频谱中高频分量可达GHz 数量级。可选择特高频段进行局部放电的检测和定位。
3. 高频接地电流法： 高频电流被局放激励，而电流流入地线，通过测量接地电流值，评判GIS 安全状况。 4. 声发射/ 振动法： 局部放电会发生声波，监测由此引起的腔体振动，判断局放情况。 5. SF6 气体的监测： SF6 电气设备是采用SF6 气体绝缘和灭弧的，其性能状态将是影响设备的重要参数，因此其将是GIS 等设备状态监测重要对象之一。 通过对SF6 气体特性的监测，判断设备的健康状况，主要包括： ①气体压力监视： GIS 局放会引起该区域温度升高，表现为该腔体的压力值陡升，通过监视SF6 气体的压力变化，来判断局放和故障定位。 ②气体泄漏监测： 用检漏仪监测SF6 气体的泄漏量或监测气室压力下降量判断泄漏。 ③气体湿度监测： 根据露点法等原理，用微水仪监测SF6 气体的微水含量。
GIS局部放电检测与定位技术的现场应 用 摘要：GIS局部放电带电检测具有重要作用，超声波检测法使用压电传感器将声波振动信号耦合为电信号，通过放大器放大后在显示器上呈现一定的波形。检测人员根据波形特征判断缺陷类型与缺陷程度。相对其他局部放电带电检测方法，超声波检测法具有适应性和抗干扰性强的优点，在现场中得到广泛应用。 关键词：GIS、局部放电、检测、定位技术、现场、应用 1GIS局部放电的在线检测方法以及优缺点 1.1电气法 电气法中包含内部电气法，内部电气法本身具有的优点就是操作比较简单，容易被大多数人所接受，反应比较迅速，测量到的结果相对比较准确。但是还是存在一定的问题，内部电气法的稳定性能比较差，容易受到外界的干扰因素，抵抗性能比较差。内部电气法又可以分为两种：①将设备经过改造，在法兰的内部上，装上一种电容器，从电容里获取相关的有用信息和信号，保证左右两个电容器都能够进行定位，定位依据的有关原理就是两个流经电容传感器之间的电流的时间差。根据众多经验表明该方法定位的精确度非常高，局部放电检测的准确率也是非常的高。②在盆式绝缘体内部接地端的附近，首先将一个电极进行埋伏，灵敏性也是非常的高。但是这种方法有一定的限制，比如对于内电极，必须需要厂家在生产的时候就进行埋伏，一般在施工现场中，很难做到。 1.2化学法 GIS内部电弧在放电的时候，部分气体会得到挥发，有的还会发生分解。判断GIS内部的放电程度，可以通过部分气体浓度得出。化学法检测的优点就是不受外界干扰，但是还有一定的缺点，经过很多相关人士的有关统计和总结可以发
现，单单的测量自由因子形成的局部放电的效果并不明显，还不乐观，对于GIS 本身存在的一些物质也会影响到测量的准确性。当短脉冲产生的放电产物的分解 物达不到有关要求后，就要再次进行有关实验，严格控制，提高测量的准确性。 1.3超声波法 GIS局部放电还能够产生声波，类型主要有表面波、纵波、横波三种，纵波 和横波都可以传播到墙体外壁，传播的距离比较远，因此其产生的有关振动频率 和信号可以采用超声波传感器进行接收，达到检测局部放电的效果。但是为了更 大程度上降低其他外界环境和有关声源的影响，一般测量仪器的测量范围都确定 在某一范围内，不会出现非常偏离的现象。此种方法就是将电磁传感器和相应的GIS设备进行分离，让他们彼此之间不产生非常紧密的关系，不互相影响，同时 也不受电气方面影响，但是缺点就是在实际现场中，有很多的因素和原因都会造 成外壳的振动，影响到测量数据的准确性。 2局部放电带电检测技术分析 2.1特高频局部放电定位技术 在局部放电带电检测技术中，其中特高频检测技术是较为常用的检测技术之一，该技术主要是对伴随局部放电产生的特高频电磁波信号(300MHz≤f≤3GHz) 进行检测，在应用过程中需要注意的是对整个技术应用中电磁波信号的检测，其 具备较强的抵抗现场电晕干扰能力。特高频定位技术应用的过程中技术方式比较多，其中比较常用的为幅值比较、时差以及平分面等方法。通常情况下，特高频 法检测采用的是时差定位法，对放射源的确定可以通过特高频电磁波信号到达的 时间和方向进行，或者通过信号与气室两侧传感器达到的时间差等对传感器间的 距离和位置进行确定，来实现对GIS局部放电源的定位，进而对缺陷进行定位。 而GIS设备多处位置都装有盆式绝缘子，这些环氧材料的绝缘子可以透射特高频 电磁波信号。这些环氧材料的绝缘子可以透射特高频电磁波信号。现场检测经验 表明，利用在放电点附近的多个盆子都可以检测到不同程度的特高频信号的特点，可大大提高现场检测的效率。 2.2超声波局部放电带电检测
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（Gas Insulated Switchgear）局部放电是一种常见的设备故障 形式，其程度和严重程度通常会引起设备损坏或停电。为了及时发现和处 理局部放电故障，保证电网的安全稳定运行，GIS局部放电在线监测技术 和检测方法应运而生。 一、传感器 传感器是GIS局部放电在线监测技术的核心部分，选择合适的传感器 能够准确地检测出局部放电现象。常见的传感器有电场传感器、电流传感器、超声传感器等。电场传感器用于检测电压异常，电流传感器用于检测 电流异常，超声传感器用于检测声波异常。这些传感器可以将异常信号转 换成电信号，并传输到信号处理系统进行处理。 二、信号处理 信号处理是GIS局部放电在线监测技术的重要环节，将从传感器中得 到的电信号经过放大、滤波等处理，得到更加清晰和准确的局部放电信号。信号处理的目的是提高信号质量，减少噪声干扰，使得异常信号能够更好 地被分析和判定。 三、数据传输 数据传输是GIS局部放电在线监测技术的关键环节，选择合适的数据 传输方式能够准确地将处理后的局部放电信号传输到相应的数据分析与判 定系统。常见的数据传输方式有有线传输和无线传输两种。有线传输稳定 可靠，但受到布线和距离限制；无线传输则无限制，但受到信号干扰等问题。根据实际需要选择合适的数据传输方式。
四、数据分析与判定 数据分析与判定是GIS局部放电在线监测技术的最后一步，通过对传输过来的局部放电信号进行分析和判定，可以判断局部放电的位置、程度和严重性，从而采取相应的措施进行处理。数据分析与判定需要建立相应的模型和算法，通过分析局部放电信号的频率、幅值和波形等特征参数来判断局部放电情况。 除了以上所述的GIS局部放电在线监测技术，还有一些其他的检测方法可以应用于GIS局部放电的检测。 一、超声波检测 超声波检测是一种非接触的检测方法，通过检测GIS局部放电所产生的声波来识别局部放电的位置和严重程度。超声波检测方法有较高的精度和可靠性，可以实时监测局部放电，但也会受到其他噪声的干扰。 二、红外热像法 红外热像法是一种通过检测GIS设备温度分布的方法来判断局部放电的存在。通过红外热像仪可以实时观察GIS设备的温度情况，发现温度异常的位置即可判断局部放电的发生。 综上所述，GIS局部放电在线监测技术和检测方法主要包括传感器、信号处理、数据传输和数据分析与判定等环节。除此之外，还可以采用超声波检测和红外热像法等其他方法进行检测。这些技术和方法的应用可以及时发现和处理GIS局部放电故障，保证电网的安全稳定运行。
GIS局部放电检测方法及原理 局部放电（Partial Discharge，PD）是指在绝缘材料内部或表面的 缺陷处产生的电气放电现象。对于高压设备来说，局部放电是一种常见的 故障现象，它会导致设备的绝缘性能下降，甚至引起设备的损坏和故障。 因此，准确地检测和定位局部放电对于高压设备的正常运行和维护至关重要。 GIS（Gas Insulated Switchgear）是一种常用于高压电力系统中的 绝缘开关设备，它采用SF6（六氟化硫）气体作为绝缘介质。局部放电检 测对于GIS设备尤为重要，因为SF6气体中的水分和杂质会导致局部放电 的发生和发展。 局部放电检测方法主要可以分为以下几种： 1.电流法：通过测量设备中的电流来检测局部放电。当局部放电发生时，会产生很小的电流信号，可以通过高灵敏度的电流传感器进行检测。 电流法检测的优点是简单、直接，可以实现在线监测，但其对放电的定位 能力有限。 2.光纤法：利用光纤传感器对局部放电进行检测。光纤传感器可以将 放电信号转化为光信号，通过光纤传输到检测系统进行分析。光纤法的优 点是高灵敏度、抗干扰能力强，且可以实现多点监测和远程监控。 3.超声法：通过检测局部放电产生的超声波信号来确定放电源的位置。超声波可以通过绝缘材料传播，当局部放电发生时，会产生高频的超声波 信号。超声法的优点是对放电的定位能力强，可以准确地确定放电源所在 的位置。
4.热像法：通过红外热像仪对设备进行检测，通过测量设备表面的温 度分布来判断是否存在局部放电。局部放电会产生热量，导致设备表面温 度的升高，可以通过热像法进行检测。热像法的优点是对设备进行非接触 式检测，可以实现远程遥测和实时监测。 局部放电检测的原理主要包括以下几个方面： 1.电场效应：局部放电的发生和发展会引起绝缘材料内部或表面电场 的变化。通过对电场分布和变化进行监测和分析，可以检测到局部放电的 存在。 2.微波效应：局部放电会产生高频的电磁波信号，可以通过检测和分 析这些信号来判断放电源的位置和强度。 3.绝缘材料的特性：不同的绝缘材料对局部放电的传播和衰减具有不 同的特性。通过对绝缘材料的性能和特性进行研究和分析，可以更好地理 解和检测局部放电。 总之，局部放电检测是保证高压设备正常运行和维护的重要手段之一、不同的检测方法和原理可以互相补充和验证，实现对局部放电的准确检测 和定位。随着技术的不断发展和创新，局部放电检测方法和原理也在不断 进步和完善，将为高压设备的安全运行提供更可靠的保障。
220 kV电缆GIS终端局部放电联合检 测技术应用 摘要：我国地理面积较为广泛，在配置高电压输电设备时，受到环境因素影响，不同区域设备发生绝缘老化的概率不同，同时高电压设备发生绝缘老化故障后，会带来较大的安全隐患，造成资产损失和人员安全问题。因此，应及时进行 检修甚至更换。相关工作人员应结合高电压设备的实际情况，选择恰当的方式进 行合理检修，提早发现问题，并避免过度检修，保障高电压设备安全、可靠、经 济地运行。 关键词：电缆GIS终端；局部放电；特高频；高频；联合检测 引言 随着城市化发展，电缆的覆盖率越来越高。电缆和组合电器终端因为占地面 积小、土地利用率高，在电力系统中得到广泛应用。由于内部存在复杂的复合界 面和电场应力集中现象，GIS终端是电缆线路中较为薄弱的环节，因此保证电缆GIS终端的状态无异常，对于电缆线路的安全稳定运行具有重要意义。 1状态检修的必要性 传统检修方式是通过对电力设备进行定期或不定期检测，实现对故障的预防 和检修恢复，然而这种检修方式随着电力设备的快速增长，耗费的人力、物力越 来越大，不符合社会的发展需求。应用状态检修方式，针对电力设备故障早期产 生的局部放电进行检测与监测，并对高压局部放电进行模型化试验处理，达到检 测与分析诊断相结合的效果，如图1所示。了解实际绝缘老化部位及其变化情况，坚持“及早察觉、及时处理”以及“防患于未然”，减少绝缘故障带来的不良影响。 2电缆GIS终端局部放电检测方法
高频法是目前电缆线路局部放电带电检测的常用手段，对频率介于 1MHz~300MHz区间的局部放电信号采集、分析、判断，传感器是高频电流互感器（High Frequency Current Transformers，HFCT）、电容耦合传感器。电力电 缆绝缘内部的局部放电源可以看作一个点脉冲信号源，当电缆绝缘内部产生局部 放电时，缺陷内部的电荷发生移动和积累，在两端电极体现为脉冲电流，脉冲电 流沿着线芯和金属屏蔽进行传播，通过高频电流传感器检测流过接地引下线或其 他地电位连接线上的高频脉冲电流信号，可实现对电缆局部放电的带电检测。由 于高频局部放电检测与脉冲电流法检测原理类似，在传感器及检测回路相对固定 的情况下，可以对被测局部放电信号的强度进行量化分析，但抗电磁干扰的能力 相对较弱，对缺陷点的定位能力较差。特高频法的检测频带为100~3000MHz，对 频率处于该区间内的局部放电信号进行采集、分析、判断，主要采用天线结构传 感器采集信号。由于检测频段高，现场抗低频电晕干扰能力强，检测灵敏度高， 在变压器与GIS带电检测中应用效果良好。但特高频法无法实现对金属封闭的电 气设备的检测，交联聚乙烯电缆除了绝缘接头隔断处及终端，其余部分全线均有 铝护套覆盖，因此特高频局部放电检测对电缆监测的适用面较窄，主要用于GIS 终端的缺陷性质的定性诊断或利用时延法进行定位分析。若电缆终端内含有缺陷 产生局部放电脉冲时，会从环氧套管接缝处泄漏出特高频电磁波信号，通过特高 频（Ultra High Frequency，UHF）传感器可以有效地检测到该电磁波，用来判 断内部局部放电的情况。 3局放发展过程与老化程度评估 通过对油纸绝缘局部放电进行长期监测，并将放电过程划分为放电起始阶段、发展阶段和严重阶段；放电初始阶段具有多种特征，放电频次较低，放电幅值和 产生的能量较小，放电相位集中在较窄的范围；随后在发展阶段放电次数开始增多，能量和幅值也越来越大，放电造成的烧蚀痕迹逐渐明显。英国南安普敦大学 的HZAINUDDIN等对油纸绝缘的沿面放电进行了研究，结果表明随着外加电压的 升高，沿面放电的发展过程呈现4个阶段，沿面闪络发展严重程度受施加电压以 及施加时间的影响。局部放电是油纸绝缘老化的一种表现形式和先兆，不同老化 程度的油纸绝缘中局部放电存在较大差异，因此可以利用局部放电的特征来诊断 绝缘老化状态。基于局部放电来评估油纸绝缘的老化状态需要选择出能够表征局
发电厂 220kV GIS运行中局部放电缺陷 分析及处理 摘要近年来，随着电力技术发展，发电厂普遍采用GIS设备，暨全封闭气 体绝缘组合电气设备，其空间体积小，安全性相对较高，在各发电厂广泛应用。GIS设备在运行过程中定期进行局部放电带电检测，通过局部放电检测判断其是 否存在异常，以便进行故障排查处理。本文利用实际案例，对发电厂220kV GIS 设备进行局部放电检测，发现设备缺陷，针对缺陷进行分析及有效处理，为设备 管理提供一些参考。 关键词：GIS设备；局部放电；带电检测；故障处理； 前言 局部放电检测技术是一种电力设备带电检测的有效手段，可为GIS电器设备 在是否正常运行提供可靠参数，通过电量变化与波形分析及时检测出设备内部绝 缘状况，发现故障隐患，再针对性进行设备检修及缺陷处理。 1. 局部放电的原理 局部放电是指部分地桥接导体间绝缘的一种气体放电，这种放电可能会出现 在导体（电极）周边，也可能发生在绝缘材料的表面或内部。局部放电对于高压 电工产品往往难以避免，这是由于绝缘材料和绝缘结构在制造过程中常会含有比 固体绝缘容易击穿的小气泡或油膜，在电场的作用下会造成内部放电。 局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械振动等物理现象和化学变化，这为监测电力设备内部绝缘状态提 供了检测信号。虽然局部放电的数量级不大，但它会加剧绝缘老化程度并可能导
致绝缘击穿，通过检测局放信号可在早期发现绝缘潜在故障，减少事故发生，为设备状态评价提供数据支撑。 GIS内部局部放电通常分为尖端放电、悬浮放电、自由金属微粒放电、沿面放电和固体绝缘内部气隙放电几种类型。根据GIS局部放电的不同伴生现象，可以采取针对性的检测手段，电磁波：特高频检测；声音信号；超声波检测；气体生成物：气体组分分析；发热；红外测温。实际检测中各种检测手段相互印证，才能最终确诊局放信号。其中特高频局部放电检测，检测灵敏度高、抗干扰能力强，预警时间长，得以大力推广。 1. 局部放电特高频（UNF）测试方法 GIS设备内局部放电具有特高频特性（高至1GHz以上），特高频放电信号穿透性强，能够从盆式绝缘子和GIS外壳的接缝处泄漏到外部。用特高频测量传感器（频段在300MHz 以上）来耦合这一信号，既能避开一般的电磁干扰，又能准确测量 GIS 内部的放电信号。和传统的局放测量方法相比，超高频法有着天然的优势，它的检测频率很高，一般在300～1500MHz之间甚至更高。而对于电力设备运行现场，空间电气干扰频率一般在300MHz以下。因此，采用UHF法可以有效抑制外部的电气干扰和提高信噪比。本检测系统利用UHF传感器，通过在GIS设备的盆式绝缘子处检测GIS腔体内部的局部放电信号。原始的UHF放电信号，可通过示波器分析其波形的时－频特性。UHF信号也可再经过检波（峰值保持）处理后经高频电缆传输至数据采集卡完成数据采样，然后对数据进行统计分析处理，根据放电脉冲的相位分布特征进行模式分类，并判断可能的局部放电故障类型，同时借助放电发展的历史趋势综合评估放电的严重性。检测系统示意图如图1所示。 1. 故障实例 1.
GIS局部放电带电检测技术分析 【摘要】GIS是气体绝缘开关设备,英文全称Gas Insulated Switchgear的缩写。因其空间体积小、占地面积少、安全可靠、安装维护简单等优点，被广泛应用于输变电系统中，其可靠平稳运行对电力系统的安全稳定至关重要。但由于其结构复杂，检修工艺繁杂，封闭、可视化差的特点，常规停电检修往往需要耗费大量的时间和人力，且难以发现GIS内部早期的绝缘缺陷。随着带电检测技术的发展，可在GIS保持运行状态时对其进行局部放电带电检测，及时发现GIS早期的绝缘缺陷并进行针对性的检修处置，避免了缺陷进一步发展而导致故障的发生。 关键词：GIS设备；局部放电；带电检测技术 由于GIS在电力系统中的重要作用，其可靠平稳运行至关重要，了解其结构特点，局部放电特征及带电检测方法具有十分重要的意义。 1、GIS简介 GIS由断路器、母线、隔离开关、接地开关、避雷器、互感器等电气元件组成，金属外壳，导电杆和绝缘件封闭在内部并充入一定压力的SF6气体,其中SF6气体具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，因此GIS又称为六氟化硫封闭式组合电器。GIS具有以下优点： 1.高度集成化，体积小、质量轻，占地面积少。 2.可靠、安全。带电部分不与外界接触，全部密封于惰性气体SF6中，基本不受外部环境的影响，可靠性很高，且由于带电部分的封闭隔离，极大降低了触电风险。同时由于元件的组合集成化，其抗震性能优良。封闭的金属壳体，能实现对电磁和静电的屏蔽，且噪音小，抗无线电干扰能力强。 3.安装维护简单。大部分组装工作和试验工作均可在工厂内完成，运抵现场的往往是单元或间隔形式，现场安装时间短，安装费用低。同时由于其合理的结
GIS局部放电带电检测技术的分析与现场应用 摘要：GIS设备在制造、运输、组装和调试等环节可能会存在高压导体毛刺、绝 缘子内部气隙、金属零部件悬浮电位等故障隐患，而局部放电检测是一种发现缺 陷的有效手段。基于此，本文就GIS局部放电带电检测技术进行分析，以供参考。 关键词：GIS；局部放电；带电检测技术 1GIS局部放电主要带电检测方法 1.1特高频法（UHF） 绝缘内部发生局部放电时，会产生陡度较大的电流脉冲，并激发出数GHz的 特高频电磁波信号。通过特高频传感器测量局部放电所激励的特高频信号，实现 局部放电测量和定位。特高频局部放电检测灵敏度高、抗电晕干扰能力强、可实 现放电源定位缺陷类型识别，但尚未实现缺陷劣化程度的量化描述、对部分内部 绝缘缺陷不敏感。 1.2超声波法 在电力设备外壳或设备附近安装超声波传感器，耦合该超声波信号，可以判 断电力设备的局部放电情况，进而间接地反映设备的绝缘状况。超声波技术抗电 磁干扰能力强，便于实现放电源定位，但存在对绝缘内部缺陷不敏感、受机械振 动干扰较大、放电类型模式识别难度大、检测范围较小等问题。 1.3声电联合检测法 声电联合检测法同时对局部放电源产生的超声信号和特高频信号进行检测。 利用两者互补的特性，使其相比于单一超声法和特高频法有更强的抗干扰能力， 并能提高定位精度。其现场检测步骤如下： 将外置式特高频传感器a、b分别贴在可测得异常信号的盆式绝缘子上。若局放 点位于如图1所示位置，则特高频传感器b测得信号超前特高频传感器a测得信号。可初步判定局放源位置处于传感器b两侧的气室，即气室B或气室C。 图1声电联合法确定局放点位置示意图 （2）特高频传感器b位置不变，将两个超声传感器分别贴在绝缘子两侧气室。利用超声波在GIS常用材料介质中衰减较大的特性，比较两位置测得超声信号的 幅值。如图2所示情况，则2号位置的超声传感器幅值较大，将放电位置进一步 缩小在气室B。 （3）以外置式特高频传感器b测得信号作为时间基点，保持一个超声传感器在2位置不变，在气室B外壁上移动另外一个超声传感器。根据平分面法，使得 两路超声信号的到时间基点的时延相同。则放电点位置在两超声传感器的垂直平 分面上。 （4）将一个超声传感器移动到该垂直平分面与GIS外壁的交线上任意一点。 读取该位置下超声信号与时间基点间的时延，利用超声波的传播速度，确定放电 点的具体位置。 2现场案例分析 采用JD—S100局放带电检测系统在某110kV变电站内110kVGIS多个部位检 测到典型的局部放电异常信号。根据信号幅值的强弱和时延的大小确定了局部放 电产生的间隔，通过声电联合检测法确定放电点位于110kVGIS上方刀闸A相的 传动机构。 2.1检测数据分析
GIS局部放电检测技术 实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响设备正常运行的主要原因。而局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的主要表现形式，与设备绝缘的劣化和击穿过程密切相关，能有效地反映设备内部绝缘的故障。因此，对电力设备进行有效的局部放电检测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。GIS （Gas Insulater Switchgear）指气体绝缘金属封闭开关设备，是一种兴起于20世纪60年代的成套封闭式高压电器设备。它是将除变压器之外的所有设备，如断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、接地开关、套管、母线等多种高压电器组合、封闭在接地的金属外壳内，壳内充以0.3MPa-0.4MPa的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。GIS的突出特点是体积小、占地面积少，GIS变电站占地面积仅为常规变电站的10%-15%，且不受环境和海拔的影响，运行维护工作量小、检修周期长、安全可靠性高，因此近些年来得到了越来越广泛的应用。 标签：GIS;局部放电;检测;技术;分析 1导言 GIS设备局放检测技术局部放电检测是以发生局部放电时产生的电、光、声等现象为依据，来判断局部放电的状态，包括定位和放电的程度。GIS局放常用的检测方法主要为超声波和特高频检测联合检测法。 2超声波检测法 GIS设备发生局部放电时，放电使通道气体压力骤增，在GIS内部（气室）气体中产生压力声波，以纵波的方式传播到GIS外壳。超声波检测是通过设置在GIS设备金属外壳上的声传感器，来检测、识别和定位局部放电缺陷。超声波法检测范围相对较小，需要与被测设备的表面实施完全接触，适合定位测量，主要用于检测套管、终端、绝缘子的表面放电，对于其他放电类型不敏感。 3特高频检测法 运行中的GIS内部充有SF6气体，其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，将产生很陡的脉冲电流，脉冲向四周辐射出的特高频电磁波。GIS有许多法兰连接的盆式绝缘子、拐弯结构和T形接头、隔离开关及断路器等不连续点，特高频信号在GIS内传播过程中经过这些结构时，可以通过这些盆式绝缘子透射出来。 4超声波和特高频联合检测法 特高频法检测范围较大，并且对所有的放电类型都比较敏感;超声波法检测范围小，可用于故障的精确定位。因此，这两种方法联合使用能起到取长补短的作用，且可以互相确认，消除误判断的可能。在进行GIS局部放电检测时，首
带电检测技术在 GIS缺陷检测中的应用 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。随 着电网往高电压、大容量、集约化等方向发展，同时对供电可靠性和安全稳定运 行要求的提升，GIS组合电器类设备正越来越被各级电网特别是特高压电网使用。如今我国不同电压等级的输变电工程中广泛应用到了GIS设备，在应用过程中要 求较高的安装控制工艺水平，由于设备结构安装比较紧凑，很难发现一些缺陷与 隐患问题，加剧了GIS设备在电网运行中的风险。本文就带电检测技术在GIS缺 陷检测中的应用展开探讨。 关键词：GIS；状态检测技术；带电检测引言GIS运行可靠性较高，但在其 生产、安装及运行过程中，其内部不可避免地存在绝缘隐患，并对设备的安全运 行造成威胁，为了减少设备停电检修和测试的时间，因此进行GIS现场带电检测 试验是很有必要的。 1常用局部放电带电检测技术简述 1.1特高频局部放电带电检测当GIS设备内部存在局部放电时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发出频率高达300～ 3000MHz的特高频电磁波信号。GIS的同轴结构相当于一个良好的波导，特高频 电磁波信号在其内部传播时衰减很小，在经过盆式绝缘子等非金属连接部位时， 特高频电磁波信号会向外传播。特高频局部放电带电检测就是根据局部放电所激 发的电磁波的这些特性，利用内置或外置的特高频传感器来接收电磁波信号并对 其进行分析，从而判断缺陷类型和进行缺陷定位。 1.2红外成像检测GIS设备发热的主要原因有电阻损耗增大故障和介质损耗 增大故障两种。铜损增大主要由连接部件接触不良引起，而介损增大主要由绝缘 裂化、绝缘表面污秽等引起。红外成像检测技术适用于发现上述GIS设备的外绝 缘缺陷，目前红外成像检测技术得到了广泛的应用。 1.3 缺陷定位技术缺陷定位技术主要包括幅值定位和时延定位
GIS局部放电监测及定位技术发展 GIS的大量使用为高压电气设备和电力系统的安全使用和稳定运行带来了有利契机，这一点不可否认，但与此同时，也出现了故障层出不穷、质量良莠不齐等问题，其中伴有局部放电的绝缘故障较为常见。因此我们有必要对GIS局部放电监测及定位技术进行分析和研究，以期及时发现隐患和消除故障，避免产生重大故障和损失。 1 GIS局部放电监测的必要性 GIS这一开关设备为金属密闭型，通常是由母线、短路器、套管、避雷器、隔离开关、电流和电压互感器等高压电器构成的高压配电装置，因其部分或全部绝缘介质采用的是气体，而非大气压力作用下的空气，故较之一般的配电装置，其不仅元件密封、占地较小、安装快速，而且不受电磁干扰、环境影响较小，故运行可靠、先进经济，其中SF6气体为绝缘介质和灭弧介质。而上述所提及的一系列特点决定了其在电力系统中的应用价值和发展前景，预计随着变电站数量的增加，GIS装用量也将持续上升。 但GIS显著的优势也带来了一定的负面效应，即社会对其强劲的需求促使产品质量问题层出不穷，进而导致故障时有发生，如若导体之间、金属微粒等的接触不良、绝缘拉杆或绝缘子缺陷或者存在金属突出物、悬浮电位体等现象的存在容易引发GIS放电，此时SF6气体便会发生分解，然后通过扰乱电场分布致使电场畸变，腐蚀绝缘材料，最终造成绝缘击穿。同时实践证明，若对GIS局部放电进行监测，既可以及时发现并定位其内部隐患，以规避故障发生，增强其可靠性，也利于有效弥补制造缺陷和安装差错，进而使其安全运行。由此可见，研究和应用GIS局部放电监测及
定位技术现实意义重大。 2 GIS局部放电监测及定位技术的发展 2.1 超高频法 该监测方法在GIS生产运行中较为常见，主要是指利用超高频频率的信号在线监测局部放电，其中所用的传感器是以超高频信号接收天线形式存在的，而非一般的耦合作用，同时只需将传感器安装于GIS绝缘子外部或筒体外部即可监测到放电信号，且所选的500MHz～1.5GHz范围内的频带，基本上可实现局部放电信号的无损传输，故其抗电磁干扰能力强、灵敏性好，可用于故障诊断和定位，其中放电量监测精度和故障定位精度分别高达1p和0.3m；同时因其监测效率高、点数少、范围大，可实现对GIS 局部放电的在线监测，可以说是当下主要的监测和定位技术；但美中不足的是，其传感器对宽带和采集精度要求极高，且造价相对昂贵。 2.2 超声波法 因GIS内部出现局部放电现象时，往往伴随着一定的冲击声音和振动，所以此时可将超声波传感器置于其腔体外壁，促使信号经SF6气体、金属筒体、固体绝缘等后由传感器接收，加之机械波信号是其监测对象，故不会受到电磁干扰，在与放电源距离较近时，定位精度会随着信号的增强而提高，进而彰显抗干扰强、定位精度高的优势，因此常被视为继超高频法后局部放电监测中最为成熟的方法。但值得注意的是，采用该种方法时，必须配备专业有素、经验丰富的工作人员，并加强环境噪声、GIS自身振动等因素的有效控制。 2.3 其他技术