220kVGIS局部放电带电检测技术分析与现场应用
GIS局部放电在线监测技术及检测方法
GIS局部放电在线监测技术及检测方法GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是一种高压电力设备，用于输电和配电系统中。
在长期运行过程中，由于设备老化或故障，可能会导致局部放电（Partial Discharge，PD）现象的产生。
局部放电是指在绝缘材料中局部发生的放电现象，具有不连续性和周期性。
如果不及时发现和处理，局部放电可能会发展成大面积放电，导致设备的损坏甚至故障，对电力系统的可靠性和稳定性产生不利影响。
因此，开展GIS局部放电在线监测技术和检测方法的研究具有重要意义。
GIS局部放电在线监测技术可以实时监测和识别发生在设备中的局部放电现象，通过监测数据分析和处理，可以提前发现故障迹象，采取相应的措施进行预防和维修，从而保障设备的可靠运行。
目前，常用的GIS局部放电在线监测技术包括电测法、超声波法、电磁法和红外热像法等。
电测法是一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过安装在设备的绝缘支持物上的电感式传感器或电容式传感器获取电压或电流信号，实时监测和记录设备的运行状态。
通过对电压和电流信号的分析，可以检测到设备中的局部放电现象。
该方法具有简单、可靠、实时性强的优点，但不易精确定位局部放电点。
超声波法是另一种常用的GIS局部放电在线监测技术。
它通过超声波传感器接收设备中产生的超声波信号，利用超声波在封闭的金属容器中的传播规律来判断设备是否存在局部放电现象。
超声波法可以实现对设备的精确定位监测，但对传感器的位置布置和信号处理要求高。
电磁法是一种主要用于GIS局部放电在线监测的无损检测技术。
它通过电磁感应原理，在设备周围布置多个传感器，通过监测设备的电磁信号变化来判断是否存在局部放电现象。
电磁法具有不受高压电力设备介质影响、设备无需停电运行等优点，但对传感器布置和信号处理的要求较高。
红外热像法是一种通过红外热像仪来监测设备表面温度变化的技术。
由于局部放电现象会产生热量，使设备表面温度升高，通过红外热像仪可以实时获取设备表面的温度分布图像，检测设备是否存在局部放电现象。
GIS局部放电检测技术研究与案例分析
GIS局部放电检测技术研究与案例分析摘要：本文阐述了GIS局部放电产生的原理，介绍了脉冲电流、UHF和超声波三种常见的检测方法，并以某110kV变电站GIS设备气隙放电为例，说明预防局部放电的重要性。
关键词：GIS；局部放电；检测法0 引言GIS在高压、超高压以及特高压领域均被广泛使用，GIS之所以备受关注，不仅仅是因为它结构紧凑，占地面积小，而且它的配置灵活，可靠性高，并且它的安全性强，环境适应能力也很强。
但是，GIS内部的电场强度很大，一旦设备内具有一些缺陷，就会产生局部放电现象。
而局部放电会造成GIS的绝缘劣化，影响GIS甚至变电站的安全稳定运行。
1 GIS设备概述六氟化硫气体绝缘金属封闭组合开关设备(GIS)，是为了减免维护，减少人力而产生的一种新型的组合电气设备，它是把包括部分母线、断路器、避雷器、隔离开关、快速接地开关、电压互感器、电流互感器、套管、电缆终端等在内的各种保护和控制功能的电气设备全部封闭组合在金属外壳中并接地，壳内充有规定范围压力并作为绝缘和灭弧介质的六氟化硫气体，并按一定接线方式组合构成的开关设备，GIS内部输电母线用环氧盆式绝缘子作为支撑绝缘，取代了传统敞开式变电站中使用裸导线连接各种电气设备、利用周围空气作为绝缘的方式，这样可以把一个变电站简化成一个开关站。
GIS与传统敞开式输变电站设备相比较，GIS设备具有全封闭、结构紧凑、占地面积较少、模块化、空间体积较小、运行安全可靠、噪声较低、无火灾隐患、受外界环境影响小、有利于环境保护、易于安装、配置灵活、检修周期较长、维护简单、抗震能力强等一系列显著优点，扩展了开关设备的功能，体现了组合化、复合化，可做到减少维护及增长使用寿命，减小了设备的占地面积，降低了变电站的综合造价，具有高电压少端口、通流能力强、开断容量大等技术特点。
2 GIS局部放电GIS中的局部放电现象一般发生在六氟化硫气体中。
气体中的放电现象是由气体介质中带电质点的产生以及带电质点的消失决定的，GIS中的带电质点是气体分子通过碰撞电离，光电离和热电离产生的。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS局部放电检测技术
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。
220kVGIS隔离开关对地放电故障案例分析蒋光程张磊
220 kV GIS隔离开关对地放电故障案例分析蒋光程张磊发布时间：2023-07-13T08:25:57.226Z 来源：《当代电力文化》2023年9期作者：蒋光程张磊[导读] 气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）具有金属全密封、结构紧凑的特点，若厂内装配或现场安装过程洁净度控制不严，则可能混入金属碎屑等异物，引起局部放电甚至击穿故障。
因此有必要对异物放电故障的发生机理及特征进行分析，从而制定针对性的防范措施。
以两起 GIS 内部异物放电故障的典型案例为例，通过现场检查及试验对故障过程及异物来源进行分析，并结合不同异物位置的电场仿真计算，分析异物放电故障的发生机理。
身份证号码：37028319950517xxxx 身份证号码：37072519941208xxxx 山东电工电气日立高压开关有限公司摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）具有金属全密封、结构紧凑的特点，若厂内装配或现场安装过程洁净度控制不严，则可能混入金属碎屑等异物，引起局部放电甚至击穿故障。
因此有必要对异物放电故障的发生机理及特征进行分析，从而制定针对性的防范措施。
以两起 GIS 内部异物放电故障的典型案例为例，通过现场检查及试验对故障过程及异物来源进行分析，并结合不同异物位置的电场仿真计算，分析异物放电故障的发生机理。
结果显示，相对于残留在壳体表面的异物，因电场力或振动作用跳跃至半空中或黏附在高压导体表面的异物更具有危险性，对电场强度的影响更大。
对异物放电故障的特点进行总结，并进一步提出针对异物产生的防范措施，有利于从源头上消除异物隐患。
关键词：220 kV GIS隔离开关；对地放电；故障案例引言近年来，随着国家经济的快速发展，对电力供应提出了更大的需求，因此电网的规模也愈发壮大，由于土地资源的紧张，新建的110kV 及以上电压等级的变电站主要以GIS站为主。
GIS局部放电重症云监护技术及其应用分析
电力系统2020.8 电力系统装备丨53Electric System2020年第8期2020 No.8电力系统装备Electric Power System Equipment1 局部放电重症云监护技术研究现状GIS 作为变电站重要的电力设备，其可靠运行是电力系统稳定运行的有力保障。
为了保证GIS 设备安全可靠运行，各地电力部门对GIS 进行持续带电检测。
对带电检测过程中发现的GIS 设备内部发生局部放电的问题，电力部门提出对GIS 进行重症监护的要求。
随着科技的飞速发展，移动通讯技术和云技术运用趋于成熟，建立基于云监护技术的GIS 重症监护系统成为可能。
2 GIS 局部放电重症云监护技术的应用安徽芜湖瑞丰变电站工作人员对110 kV 瑞奇线GIS 设备巡检时，发现该段GIS 设备有早期局部放电悬浮电位放电特征，为实时监测局放信号变化情况，避免GIS 突发故障，决定在该段GIS 设备安装一套GIS 局部放电重症监护装置。
2.1 GIS 局部放电重症云监护技术方案论证在重症监护段GIS 盆式绝缘子上安装特高频（UHF ）传感器，特高频传感器将所检测到的局部放电信号经高频同轴电缆传输至局部放电采集前端装置，进行模拟滤波、数字滤波、信号放大、局部放电图谱化、局部放电系统自诊断等处理，并将处理后的数字化局部放电信号通过4G 无线网络的方式，上传至阿里云端数据库。
监测系统软件获取阿里云端数据库中的局部放电数据，并将其可视化呈现局部放电监测结果。
GIS 局部放电重症云监护技术方案的系统组成如图1所示。
特高频传感器局部放电采集前端装置特高频传感器特高频传感器云端数据库PC/移动端图1 GIS 局部放电重症云监护技术方案的系统组成采用多个特高频传感器通过高频同轴电缆与局部放电采集前端装置相连的方式，将数据先传输至局部放电采集前端装置进行统一化数据处理，后在云端数据库进行局放数据图谱的最终显示，便于对特高频传感器采集局放数据统一管控，提高了资源利用率；避免采用每个特高频传感器分别相连一个数据处理装置，再将监测的局放数据送至云端数据库的方式增加云端数据库的使用负荷。
高压电力设备局部放电检测
利用超声波传感器接收这些超声波信 号，并将其转换为电信号。通过对电 信号的处理和分析，可以判断局部放 电的位置和严重程度。
红外热像检测法
红外热像仪的应用
红外热像仪能够捕捉物体表面的红外辐射能量分布图形，直观地显示物体表面 的温度分布。在高压电力设备局部放电检测中，红外热像仪可以捕捉设备表面 的温度异常，从而判断设备内部是否存在局部放电。
绝缘材料性能
不同绝缘材料的耐电强度、介 电常数等性能不同，对局部放 电的敏感性也不同。
设备结构
设备结构复杂、电场分布不均 等因素都可能导致局部放电的 产生。
运行环境
温度、湿度、污染等环境因素 都会对设备绝缘造成影响，从 而影响局部放电的产生和发展
。
03
高压电力设备局部放电检测方法
电测法
脉冲电流法
02
过高电压或电流
当设备承受的电压或电流超过其绝缘承受能力时，会导致绝缘击穿，进
而引发局部放电。
03
环境因素
如温度、湿度、污染等环境因素也可能对设备绝缘造成影响，导致局部
放电的产生。
局部放电类型及特点
电晕放电
通常在气体绝缘设备的高压电极 附近发生，表现为蓝色荧光和咝 咝声。电晕放电对设备的危害相 对较小，但长期存在也可能导致
绝缘老化。
火花放电
在气体或液体绝缘中均可能发生 ，表现为明亮的火花和爆裂声。 火花放电对设备的危害较大，可
能导致绝缘击穿。
沿面放电
发生在固体绝缘表面，表现为沿 绝缘表面爬行的放电现象。沿面 放电可能导致绝缘表面碳化、龟
裂，最终导致绝缘失效。
影响局部放电因素
电压等级
电压等级越高，局部放电越容 易产生，且放电强度越大。
220kV电缆GIS终端局部放电联合检测技术应用研究
220 kV电缆GIS终端局部放电联合检测技术应用研究发布时间：2022-10-11T08:38:55.278Z 来源：《中国科技信息》2022年6月11期作者：姚达[导读] 本文主要探讨220kV电缆GIS终端局部放电联合检测技术应用，姚达国网湖南省电力有限公司超高压变电公司湖南长沙 430000摘要：本文主要探讨220kV电缆GIS终端局部放电联合检测技术应用，文章中讨论了电缆GIS终端局部放电的危害，并且结合理论和实践讨论了220kV电缆GIS终端局部放电超声波与探伤联合检测技术及其应用方法，并且从实践中验证了该方法的应用效果，证明本文提出的超声波检测技术具有良好的作用。
关键词：220kV；电缆GIS终端；局部放电220kV电缆GIS终端是缆线模块的重要组成部分，对于电力缆线而言具有安全保护作用。
通过实践调查发现，220kV电缆GIS终端在应用过程中，局部放电问题是比较常见的问题，直接影响终端运行，同时也会造成一定的安全影响。
因此，电力部门提出尽快研发应用220kV电缆GIS终端局部放电检测技术，利用检测技术精准检测放电问题，并且实施有效地预防和处理，从而减少局部放电故障。
1.GIS终端局部放电危害分析GIS终端局部放电具体是指终端绝缘部分由于外加电压因素而导致局部放电。
同时局部放电也未在放电区域形成特殊的放电通道。
因此，出现局部放电之后，会对GIS终端造成不良影响。
如，GIS终端在出现局部放电之后，会对GIS终端的绝缘部分造成严重的影响。
绝缘表面出现电压后者电流后，会对绝缘性质造成伤害，终端的绝缘强度开始缓慢下降，而长期放电问题，将会导致终端的绝缘性能逐渐消失，最终也会影响到设备工作运行。
因此，针对此种情况，首先需要建立220kV电缆GIS终端局部放电检测技术，利用合理的检测技术，确认是否出现放电问题，才可以保证后续地处理工作良好完成。
2.220kV电缆GIS终端局部放电检测技术应用分析220kV电缆GIS终端局部放电检测技术研究已经引起了电力企业重视。
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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.。