GIS中典型缺陷局部放电的超声波检测
GIS设备超声波局部放电检测方法评估
GIS设备超声波局部放电检测方法评估GIS设备超声波局部放电检测方法评估超声波局部放电检测方法是一种利用超声波技术来检测GIS设备中的局部放电问题的方法。
下面将按照步骤思维的方式，对这种检测方法进行评估。
步骤1：确定检测目标和需求首先，需要明确我们的检测目标是GIS设备中的局部放电问题，并确定我们的检测需求，比如检测的准确度、检测速度和可靠性等。
步骤2：理解超声波局部放电检测原理接下来，需要深入了解超声波局部放电检测的原理。
超声波局部放电检测是通过发射超声波脉冲到GIS设备中，当波脉冲遇到局部放电时，会发生反射，通过接收反射的波脉冲并分析其特征，可以判断是否存在局部放电问题。
步骤3：选择合适的超声波检测设备在进行超声波局部放电检测之前，需要选择合适的超声波检测设备。
这些设备通常包括超声波发射器、接收器和分析软件等。
选择合适的设备需要考虑设备的灵敏度、分辨率和可操作性等因素。
步骤4：准备检测场景和设备在进行超声波局部放电检测之前，需要准备好检测场景和GIS设备。
检测场景应符合实际工作环境，确保检测结果的准确性。
同时，GIS设备应处于正常工作状态，以便准确检测局部放电问题。
步骤5：设置检测参数和位置在进行超声波局部放电检测之前，需要设置合适的检测参数和位置。
检测参数包括超声波的频率、脉冲宽度和增益等，这些参数需要根据具体情况进行调整。
同时，需要确定检测位置，即在GIS设备中的哪些部位进行检测。
步骤6：进行超声波局部放电检测在设置好检测参数和位置后，可以开始进行超声波局部放电检测。
通过将超声波发射到GIS设备中，并接收反射波脉冲，可以获取相关数据。
然后，使用分析软件对这些数据进行处理和分析，以判断是否存在局部放电问题。
步骤7：评估检测结果最后，需要对超声波局部放电检测的结果进行评估。
评估可以通过与其他手段进行对比，如红外热像仪检测或电流变压器检测等。
同时，还可以根据检测结果的准确度和可靠性来评估超声波局部放电检测方法的优势和不足之处。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析随着电力设备的迅速发展，高压电力输配电设备的绝缘失效问题日益突出，尤其是在高压气体绝缘开关设备中，局部放电问题成为了一个十分严重的隐患。
局部放电不仅会导致设备的绝缘性能下降，甚至引发设备的故障和损坏，给电力系统的安全稳定和可靠性带来了严重影响。
为了及时发现和解决这一问题，需要借助先进的检测技术，而GIS超声波局部放电检测技术正是其中的一种。
本文将对GIS超声波局部放电检测技术的应用进行分析，旨在为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
一、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS（Gas Insulated Switchgear）超声波局部放电检测技术是一种利用超声波传感器对GIS设备进行实时和在线监测的技术。
该技术通过捕获和分析设备内部的超声波信号，可以有效检测设备中存在的局部放电现象，实现对设备绝缘状态的可靠评估。
与传统的局部放电检测技术相比，GIS超声波局部放电检测技术具有响应速度快、检测精度高、操作简便等优点，被广泛应用于电力系统和设备的绝缘状态监测和故障诊断中。
二、GIS超声波局部放电检测技术的应用分析1. 技术原理GIS超声波局部放电检测技术的基本原理是利用超声波传感器对GIS设备内部的超声波信号进行捕获和分析。
当GIS设备中存在局部放电时，放电产生的电磁波和机械波会引起设备内部气体的震荡和位移，产生特定频率和振幅的超声波信号。
通过超声波传感器实时监测设备内部的超声波信号，并利用信号处理和分析技术进行特征提取和识别，可以准确判断设备是否存在局部放电现象，进而评估设备的绝缘状态和健康状况。
2. 技术优势GIS超声波局部放电检测技术相比传统的局部放电检测技术具有如下优势：（1）高灵敏度：超声波传感器可以实时捕获微弱的超声波信号，对设备内部的局部放电活动具有高灵敏度，能够及时发现绝缘失效问题；（2）在线监测：技术可以实现对GIS设备的实时和在线监测，无需停机维护，不影响设备的正常运行；（3）检测精度高：通过对超声波信号的特征提取和分析，可以准确识别不同类型的局部放电活动，并对设备的绝缘状态进行可靠评估；（4）操作简便：技术操作简便，无需复杂的设备和环境条件，适用于不同类型的GIS 设备和实际工作场景。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
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。
GIS超声局部放电检测技术
GIS 超声局部放电检测技术摘要：声学检测法可以在设备不停电情况下检测出GIS 内部是否存在局部放电现象，并可根据检测数据对GIS 内部缺陷类型和放电位置做出判断，这样便可以根据检测结果来指导GIS 的检修工作。
实际应用效果证明，应用该技术可有效降低GIS 故障发生率，确保了GIS 设备的安全稳定运行。
关键词：GIS ；局部放电；声学检测法；在线检测1 引言气体绝缘金属密封开关设备（GIS ）因其具有体积小、占地面积少、受外界环境影响小、内部元件（包括绝缘件）运行寿命长等优点，已经广泛用于高压输变电系统中。
但是从运行情况来看，事故和故障仍然时有发生，这不仅仅由加工、装配、运输和现场安装产生的缺陷引起，而且还必须考虑到运行中的部件老化、操作引起的部件移位等因素[1]。
据经验统计表明：60%以上的GIS 内部局放故障是可以预先检测的，因此采用先进的GIS 现场试验及在线故障诊断技术，可以预先发现，及时进行处理。
GIS 设备绝缘缺陷检测方法主要有传统试验方法和在线测试方法两大类：传统检测方法即电气局部放电法；在线测试法包括超高频（UHF ）测量法、甚高频（VHF ）测量法和超声测量法。
其中甚高频测量法已经基本不再采用，国际大电网CIGRE 推荐采用超声测量法[2、3]。
2 GIS 内部局放起因GIS 绝缘系统中的缺陷可能是单元在工厂制造过程产生的和/或在现场安装过程产生的，也可能是在正常运行中产生的（例如快速接地开关或断路器的操作产生的颗粒）。
其中最重要的缺陷有如下几种：（1）带电或接地部分上的凸起将使电场局部增高，这种缺陷对交流耐受电压水平影响较小，因为交流电压变化缓慢，顶部的电晕有时间形成空间电荷使顶端受到屏蔽。
对于雷电冲击或隔离开关操作产生的极快波前瞬态电压，它们的持续时间太短，不足以形成空间电荷，因此这种类型缺陷将使雷电冲击耐受电压水平大大降低。
a b c da bc d图1 GIS 的内部局放（2）自由移动颗粒的存在可能使交流耐受电压水平明显降低，降低的多少取决于颗粒的形状和位置；颗粒越长而且越接近高压导体，危险性越大，如果它们移动到支持绝缘子上，则变得更危险。
GIS局部放电检测方法及原理
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。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析一、引言二、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS超声波局部放电检测技术是利用局部放电现象产生的超声波进行检测和诊断的一种技术。
当GIS设备发生局部放电时，会产生瞬间的高温和高压，导致局部气体击穿，形成局部放电等现象。
这些现象会产生一定频率和振幅的超声波，通过超声传感器和信号处理系统，可以捕捉到这些超声波信号，并进行分析诊断。
通过监测和分析这些超声波信号的频率、幅值和时域特征，可以实现对GIS设备的局部放电故障进行早期诊断和预警。
目前，GIS超声波局部放电检测技术已经在电力行业得到了广泛的应用。
通过实验和实际应用，已经证明了该技术在GIS设备的故障诊断和在线监测方面具有较高的可靠性和准确性。
在现有的GIS设备中，一些生产厂家已经配备了超声波传感器和专业的局部放电诊断系统，可以实现对GIS设备进行实时的超声波信号监测和分析。
通过这些系统，可以实现对GIS设备的局部放电故障进行早期诊断和预警，有效地提高了设备的安全性和可靠性。
GIS超声波局部放电检测技术也存在一些局限性：1. 复杂性：超声波信号受到外界环境的影响较大，需要对信号进行较为复杂的处理和分析，增加了系统的复杂性和成本。
2. 实际应用限制：由于超声波信号易受外界干扰，检测结果受到环境因素的影响较大，在实际应用中需要根据具体情况进行合理的布置和调试。
五、未来发展趋势及应用前景随着数字化技术的快速发展和信息化水平的提高，GIS超声波局部放电检测技术在未来的发展前景非常广阔。
一方面，随着超声波传感器和信号分析系统的不断改进和完善，技术的可靠性和准确性将会得到进一步提高。
在智能电力系统的背景下，GIS超声波局部放电检测技术将得到更广泛的应用。
未来，该技术将会在电力设备智能化管理系统中扮演更为重要的角色，实现对GIS设备的智能监测和故障诊断。
GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测
GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测摘要：局部放电（以下简称局放）指设备绝缘系统部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体（电极）附近，也可发生在其他位置。
超声波法（Acoustic Emission，简称AE）是指通过对电力设备发生局部放电（Partial Discharge，简称PD）时产生频率介于20～200kHz区间的声波信号进行采集、处理和分析来获取设备运行状态的一种状态检测技术，又称声发射法。
超声波法由于灵敏度低，易于受到外界干扰等原因，一直没有得到广泛的应用。
关键词：GIS盆式绝缘子；表面缺陷；局部放电；检测前言气体绝缘组合电器（GIS）因其占地面积小、绝缘性能好、可靠性高、配置灵活、检修周期长、维护工作量小等优点，被广泛应用于各种电压等级的电力系统中。
随着电网电压等级和系统容量的不断增加，GIS对于保障电力系统的安全与稳定起着举足轻重的作用，对整个电网的稳定运行有着不可或缺的影响。
1盆式绝缘子表面缺陷的产生和发展机理盆式绝缘子表面缺陷是影响GIS绝缘性能的重要因素，而盆式绝缘子常常会出现气泡、异物、脏污以及裂纹缺陷。
因而探究气泡、异物、脏污以及裂纹等缺陷的产生和发展机理是研究盆式绝缘子表面缺陷的重要内容。
1.1气泡缺陷盆式绝缘子气泡缺陷主要是盆式绝缘子在生产过程中由于生产操作不规范、工艺流程不完善，导致盆式绝缘子在浇注过程中混入微量气体，造成盆式绝缘子的气泡缺陷。
再者，由于环氧树脂在固化过程中的收缩以及环氧树脂与金属电极热膨胀系数不同而产生空隙和层离。
然而，环氧树脂介电常数大于空气介电常数，因此气泡附近会承担较高的电压，产生电场畸变，造成局部放电，严重时会导致盆式绝缘子断裂。
1.2异物缺陷盆式绝缘子表面残留金属微粒是GIS最为常见的绝缘缺陷。
在外施交流电场作用下，静电力会使金属微粒在GIS腔体内做直立旋转、舞动运动。
这一过程与外施电压及微粒特性有关。
金属微粒在跳动过程中容易散射至盆式绝缘子表面。
特高频及超声波法在GIS设备带电检测中的应用
特高频及超声波法在GIS设备带电检测中的应用一、特高频及超声波检测技术简介特高频检测技术是一种基于局部放电的无损检测技术，其原理是利用特高频信号对局部放电进行检测和定位。
局部放电是由电力设备中的绝缘缺陷或电介质中存在的气体、固体、液体杂质等引起的放电现象，是电气设备故障的常见形式之一。
特高频检测技术通过接收放电信号的特性特征，可以准确地判断放电的类型、位置和程度，从而实现对设备的状态监测和故障诊断。
而超声波检测技术则是利用超声波在物质中传播的特性来进行检测和定位。
当设备中存在局部放电现象时，放电会产生瞬间的高温和高压，导致周围介质的瞬时膨胀和振动，产生超声波。
通过接收和分析这些超声波信号，可以准确地定位设备中的局部放电缺陷。
特高频及超声波检测技术具有无损检测、高灵敏度、高分辨率、可在线监测等优点，已被广泛应用于电力设备的故障诊断和状态监测中。
1. 局部放电监测GIS设备中的局部放电是导致其故障的主要原因之一，因此对局部放电的监测和诊断成为了GIS设备带电检测的重点。
特高频及超声波法可以实现对GIS设备中局部放电的实时监测和定位，提供了一种有效手段来解决GIS设备的局部放电问题。
通过特高频技术，可以对GIS设备中发生的局部放电进行精确的定位和诊断。
通过检测局部放电信号的脉冲特性、频率分布等参数，可以判断放电的类型和位置，从而及时发现GIS设备中的故障隐患。
超声波检测技术也可以对局部放电引起的超声波进行实时监测和分析，提供了一种更直观、更可靠的手段来进行故障诊断和定位。
2. 设备状态评估除了局部放电的监测和定位外，特高频及超声波法还可以用于GIS设备的状态评估。
通过对GIS设备进行特高频及超声波检测，可以对设备的绝缘状态、放电水平、损伤程度等进行全面评估，为设备的运行状态提供了科学的依据。
3. 故障诊断和预警特高频及超声波检测技术可以实现对GIS设备中局部放电的实时监测和定位，对设备中的故障隐患进行早期预警。
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2.5
2.0
气压为 0.35 MPa，
1.5
传感器应频率为 30 kHz
1.0 20 30 40 50 60 70 80
施 压 电 压 /kV
图 6 尖刺模型超声信号幅值变化曲线
（1）放电源位于中心导杆，声波传播相对较远，在 腔体上又产生折射和反射，因此超声信号衰减较大[9] 。
（2） 负 电 晕 时 尖 刺 处 场 强 游 离 的 正 离 子 缓 慢 移 向尖刺电极并与电极上的电荷中和， 游离出的电子 被电场力斥出游离区。因区外场强迅速减小，电子运 动速度减慢，在电负性 SF6 中形成质量大的负离子， 它运动速度低， 在电晕层外围区域聚积为大量负空 间电荷并减弱电晕区的场强，使游离停止，此后正离 子逐渐向阴极迁移，负离子则向外扩散，使尖刺电极 附近电场重新增强，游离再次发生。如此不断重复就
2 局部放电测量电路及试样
2.1 局部放电测量电路 测量系统接线见图 2。 试品为一段 220 kV GIS
单相母线腔体 （内导体外直径/外壳内直径尺寸为 106 mm/320 mm），见图 3。 由于试验中同时采用脉冲 电流法测量局部放电信号， 所以在电路中添加耦合 电容 Ck 和检测阻抗 R。 为了避免非 GIS 内部局部放 电信号的干扰， 实验中使用的变压器为无局部放电 变压器，高压引线采用直径为 准10 的软铝管最大地 保证了“干净”的实验背景。 为了避免 GIS 击穿后损 坏 R 以及测量系统，线路上还串联了保护电阻 Z，同 时还保证了测量系统良好接地。
有计划地安排维修，减少设备的损坏，避免事故发生 所带来的巨大损失。因而局部放电的检测、评价和定 位也就成为 GIS 绝缘状况监测的重要手段。
笔者设计和模拟了 GIS 常见的局部放电模型， 使用超声绝缘检测仪器采集并处理局部放电信号， 提取信号中的有效参数， 对比了不同放电模型下超 声信号的区别， 并指出了超声波法在局部放电源定 位上的实用性， 为使用超声信号进行 GIS 局部放电 检测和局部放电模式识别提供有意义的结果。
外壳 金属突起物 导电杆
53 mm
金属 突起物
（a） 尖 刺 模 型
外壳
铝片
导电杆
1.5 mm
悬浮 铝片
（b ） 悬 浮 铝 片 模 型 图 4 GIS 缺陷模型示意图
3 试验结果及分析
针对两种放电模型， 利用图 2 进行了局部放电 测量。 通过电缆将压电式传感器的数据传送到处理 器，也可以输入到示波器查看时域波形。超声传感器 的谐振频率为 30 kHz，前端增益 40 dB。
中图分类号： TM835
文献标志码： A
文章编号：1001 - 1609（2009）01 - 0072 - 04
Ultrasonic Detection of Partial Discharge on Typical Defects in GIS
LI Da-jian1， LIANG Ji-zhong1， BU Ke-wei2， YANG Jing-gang1， LI Yan-ming1
图 5 描绘了电晕放电超声信号的 PRPD 谱图和 时域波形图以及对其快速傅里叶变换所得的频谱分 析图，从图 5（a）中可以看到采集到的超声信号都在 5 mV 以下。 由于尖-板放电时的极性效应，尖端电晕 放电信号在放电起始时刻主要集中在负半周，其峰值 附近的放电信号尤为强烈。 从图 5（b）可以看到采到 的 超 声 波 有 很 长 的 “尾 巴 ”，主 要 是 由 于 声 波 在 腔 体 、
ÁÁÁ第45卷第1期
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产生。 实验中在高压导杆表面径向安装一根银针来模 拟这种放电 类型，见图 4（a）。 模 型为一根长 度 为 50 mm、尖端处等效半径为 100 μm 的针尖模型，固定 在高压导杆上。这种模型有利于电晕放电的产生。第 2 种模型见图 4（b），用与高压导杆间距为 1.5 mm 的 铝片模拟导杆上的悬浮电位放电。 每次当铝片与高 压导杆之间的电压差超过他们之间气隙所能承受的 电压时就会产生局部放电。
波形、幅值和 PRPD 图上会呈现出不同的特点，通过对 GIS 腔体不同位置的检测，可以精确的定位出缺陷位置。 研究表明，超声
的方法在检测 GIS 局部放电信号时有较好的灵敏度和精确的定位，检测结果为今后对 GIS 局部放电模式识别提供了试验依据。
关键词： GIS； 超声波法； 局部放电； 灵敏度； 定位； PRPD
（1. School of Electrical Engineering， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China； 2. Measurement Center of Haidong Supply Company， Haidong 810600， China）
性较强，从而它的能量较为集中，可以通过外壁的超
收稿日期：2008 - 03 - 05； 修回日期：2008 - 09 - 27
作 者 简 介 ：黎 大 健 （1983-），男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 电 力 设 备 状 态 检 测 与 故 障 诊 断 。
2009 年 2 月
声传感器收集超声放电信号并对信号进行分析，见 图 1[6] 。
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第 45 卷 第 1 期 200F9e年b. 20092 月
HHigighhVVooltlataggeeAAppppaararatutuss
Vol.45 No.1 Feb. Vol.240509 No.1
GIS 中典型缺陷局部放电的超声波检测
黎大健 1， 梁基重 1， 步科伟 2， 杨景刚 1， 李彦明 1
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Feb. 2009
High Voltage Apparatus
Vol.45 No.1
法兰上的反射造成的。 对此时域波形进行频域分析， 结果见图 5（c），可看到超声信号的能量比较集中，主 要在 15～30 kHz，而在高于 30 kHz 以上的能量很小。
5
4 3
噪声水平 2
1
幅 值/mV
幅 值/mV
局部放电
SF6 φ
GIS 外壳 传感器
图 1 超声波法检测 GIS 局部放电示意图
在很多种情况下，电检测法并不能十分有效地工 作，特别是当背景干扰严重或试品容量过大时，并且 很多情况下电检测法并不能给出局部放电点定位的 依据，而超声检测法在抗干扰和局部放电源定位上有 很大的优势。 所以，在现场中超声方法与电检测法联 合应用于局部放电在线检测，已取得良好的效果[7] 。
Abstract: For detecting partial discharge of SF6 gas insulation switchgear （GIS） with the ultrasonic method， a 220 kV GIS bus bar cavity was taken as an object to design and simulate the typical partial discharge models in GIS. PD signals on different defects were thus detected with the ultrasonic method. The experimental results indicated that the ultrasonic signals of different defects showed different characteristics in waveform， amplitude and phase resolved partial discharge chart. The PD source could be accurately located with the ultrasonic method by changing the location of sensor. The research demonstrate that the ultrasonic method has better sensitivity and accuracy in PD source localization ， which is helpful in PD pattern recognition for GIS. Key words: GIS； ultrasonic method； partial discharge（PD）； sensitivity； location； phase resolved partial discharge（PRPD）
Z
Ck
Cx
Hv R
电缆
传感器
处理器
电缆
处理器
图 2 测量系统示意图
图 3 试验中使用的 GIS 实物图
2.2 缺陷模型 GIS 中常见的缺陷包括：金属突起物缺陷、金属
悬浮缺陷、自由颗粒缺陷以及绝缘子缺陷等。由于篇 幅限制， 笔者只选取金属突起和金属悬浮两种缺陷 用于描述超声波法检测局部放电。 金属突起通常是 由于不良加工、机械破坏或组装时擦刮而出现的，尖 头突出形成绝缘气体中的高场强区，导致局部放电的
技术（Ultrasonic Pulse-echo Radar），主要应用于材料 内部裂纹检测。 近几年兴起的声发射技术（AE）得到 了更广泛的应用。
电力设备内部发生局部放电时会发出超声波， 不同的电力设备、 环境条件和绝缘状况产生的声波 频谱都不相同 [3] 。 GIS 中沿 SF6 气体传播的只有纵 波，而在 GIS 外腔体中，既可以传播横波也可以传播 纵波[5] 。 GIS 中的局部放电可以 看作以点源 的方式 向四周传播，由于超声波的波长较短，因此它的方向
使用超声检测法， 通过比较两种局部放电模型 的试验结果， 可以看到两种放电模型下放电特性的 区别。 3.1 放电模型局部放电超声信号比较
（1）高 压 导 杆 上 的 尖 刺 尖 端 处 电 场 集 中 ，产 生 电 晕放电。放电发生于导杆附近时，局部放电源可以看 成一个点源向其四周发射球面波， 其高频部分直接 往腔体传播，而低频部分向多个角度传播，传播路径 较 远[6] 。 由 于 SF6 的 声 波 吸 收 率 相 对 很 强 （其 值 为 26 dB/m，类 似 条 件 下 空 气 仅 为 0.98 dB/m），并 且 随 频率增大而增加， 所以电晕放电中高频部分的声波 会有很大衰减[8]。 声波传播到腔壳上时，会发生部分 的反射和折射。