GIS局部放电常规检测和超声波检测方法的应用比较
超声波用于GIS局部放电检测探讨
收稿日期：2015-05-04作者简介：穆强（1991-），男，助理工程师，从事高压试验工作。
超声波用于GIS 局部放电检测探讨穆强，喻勇丽（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙410004）摘要：随着GIS 变电站数量的增多，GIS 设备发生故障的几率也在增加。
研究表明，GIS 设备内部故障以绝缘性故障为多。
GIS 设备的局部放电往往是绝缘性故障的先兆和表现形式，GIS 设备中放电使SF 6气体分解，严重影响电场分布，导致电场畸变，绝缘材料腐蚀，最终引发绝缘击穿。
实践证明，开展局部放电检测可以有效避免GIS 事故的发生，本文介绍了基于超声波法对GIS 局部放电的检测。
关键词：局部放电；GIS；超声波法中图分类号：TM595文献标识码：A文章编号：1672-5387（2015）08-0027-05DOI：10.13599/ki.11-5130.2015.08.0080引言SF 6气体绝缘组合电气设备（GIS）因其故障率低、免维护等特点而在电力系统中被广泛使用。
但是，GIS 具有全封闭的特殊性，使得除了进行微水检测等少数试验项目外，现行的高压试验的大多数项目无法应用于GIS，长期以来，它几乎处于无维护状态。
因此，目前国内外广泛采用局部放电超声波检测技术等非电量测量法来检测GIS 故障，为提前发现可能出现的异常和故障提供预警，及时进行处理。
1GIS 局部放电的原因在GIS 的各类故障中，绝缘故障占有较大比例。
导致这些绝缘故障的主要是一些绝缘缺陷，如内部故障缺陷、自由颗粒、毛刺、接触不良、固体绝缘表面脏污等。
在高电压作用下，随着这些微小缺陷的逐渐扩大，会使放电所产生的电荷在固体绝缘表面逐渐积累，导致电场分布的严重畸变。
造成绝缘击穿和沿面闪络。
局部放电是GIS 发生绝缘故障的先兆和表现形式。
GIS 局部放电产生的原因有以下几种（如图1所示）。
（1）固定缺陷。
其中包括导体和外壳内表面上的金属突起，以及固体绝缘表面上的微粒。
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。
超声波法在GIS局部放电检测中的应用
（ １ ．Ｃｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｄｉ ｓ ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，Ｓ ＧＣＣ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ，Ｈｕ ｂ ｅ ｉ ４ ３ ０ ０ ７ ７，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；２ ．Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ Ｄｅ ｎ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ，Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｂａ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ，
Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｎ ＧＩ Ｓ Ｐａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｄｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｇａ ｓ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｇ ｅ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ
超 声 波 法在 Ｇ Ｉ Ｓ局 部 放 电检 测 中 的 应 用
GIS局部放电超声波检测技术
GIS局部放电超声波检测技术GIS局部放电超声波检测技术一、GIS局部放电超声波检测原理SF6气体绝缘组合电气设备（GIS）因其具有故障低、免维护等特点而在电力系统中被广泛使用。
但是GIS具有全封闭的特殊性，使得除了进行微水检测等少数试验项目外，现行的高压电气设备例行试验的大多数项目无法采用GIS，长期以来它几乎处于无维护状态。
GIS设备内部出现的缺陷，不容易进行排查。
随着GIS电压等级的提高和体积的缩小，GIS内部电场越来越高。
GIS内部主要绝缘介质有SF6气体和环氧绝缘构件等。
当绝缘存在缺陷时，内部场强分布便会发生畸变，导致局部放电而使内部绝缘受到破坏，同时往往伴随着超声信号的产生。
因此目前国内外广泛采用局部放电超声波检测技术等非电量测量法来检测GIS故障。
通过收集这些声信号，并根据实际经验加以分析，可以对GIS的运行状况进行评估。
局部放电超声波检测原理如下图在GIS的各类故障中，绝缘故障占有较大比例。
实际运行情况表明，故障发生时常常并没有进行系统操作，也不存在过电压。
导致这些绝缘故障的主要是一些晓得绝缘缺陷，如内部故障缺陷、自由颗粒、毛刺、接触不良、固体绝缘表面脏污等。
随着这些微小缺陷的逐渐扩大，会使放电所产生的电荷在固体绝缘表面逐渐积累，导致电场分布的严重畸变。
要及时发现这些潜在的绝缘缺陷，必须依靠局部放电超声波检测。
GIS可分为三相共体式和分相式两种。
尽管GIS在结构设计上不尽相同，但内部结构基本一致，主要有SF6气体、绝缘支座、拉杆、盘式绝缘子、导电体、气室外壳等。
GIS绝缘故障的发生，可能是在产品产生、现场安装以及运行操作等过程中。
如下图，导致GIS产生局部放电的原因具体分为以下几种：（1）气室内导体上和金属外壳上的异常凸起。
GIS在装配过程中留下的焊疤或较大的毛刺等，往往在老炼试验中无法清除，便在运行的气室内留下异常凸起点。
此类缺陷危害较大，会造成气室内局部场强不均匀。
当局部场强达到某一水平时，凸起点将出现尖端闪络。
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设备局部放电故障多维度诊断方法的实际应用
GIS设备局部放电故障多维度诊断方法的实际应用
多维度诊断方法主要包括以下几个方面。
采用非接触式检测方法来实时监测GIS设备的各个部分，以准确、及时地掌握设备的工作情况。
这种方法可以有效地避免人为误操作和人力资源浪费，提高故障诊断的精确性和效率。
使用红外热像技术来检测GIS设备的热点，判断是否存在放电问题。
通过红外热像仪可以实时监测设备的温度分布情况，并通过分析温度变化的趋势，判断设备是否存在放电故障。
这种方法具有非接触式、快速、准确的特点，可以及时发现设备故障，并采取相应的措施加以修复。
利用超声波检测技术来探测GIS设备内部的局部放电故障。
超声波检测技术可以通过对设备发出的超声波信号进行接收和分析，判断设备内部是否存在放电问题。
这种方法可以准确地定位设备的故障点，并对故障点进行维修和更换。
运用机器学习算法来对GIS设备进行故障诊断。
通过对大量的故障数据进行分析和学习，建立起GIS设备的故障诊断模型，并实时监测设备的工作状态，一旦发现异常情况，及时进行预警和处理。
这种方法利用了人工智能和数据分析的优势，可以大大提高设备故障诊断的准确性和效率。
多维度诊断方法在GIS设备局部放电故障问题的解决中起到了至关重要的作用。
通过采取非接触式检测、红外热像技术、超声波检测和机器学习算法等方法，可以及时、准确地发现和诊断设备的故障，并采取相应的措施进行修复和维护，保障电力系统的安全稳定运行。
这种方法的实际应用可以提高设备的可靠性和可用性，降低维修成本，提高电力系统的供电质量。
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。
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。
GIS特高频局部放电检测方法总结
GIS特高频局部放电检测方法总结1.GIS局部放电检测方法概述国内专家研究结果显示1,2：光学检测法、化学检测法、声学检测法、电学检测法共四种方法可以实现GIS局部放电的检测。
但是光学检测法对未知监测点检测难度大，且其灵敏度容易受到环境影响；化学检测法检测时间较长，不能快速检测GIS中局放信号，以上原因严重限制了以上两种方法的应用和普及。
因此，下文将主要针对声学检测法和电学检测法进行对比描述，详见表1.1。
表1.1三种局放检测方法对比特高频(UHF)法检测TEV检测超声检测检测方法种类电学检测法电学检测法声学检测灵敏度0.5pC 5pC <2pC故障定位精确定位,±0.1m 不可以可以适用放电类型各种类型固定颗粒；悬浮物；气隙和裂纹自由移动微粒；悬浮物应用情况广泛早起应用较多广泛从表1.1可以看出，特高频法和超声检测法为当前主流的两种GIS局部放电检测方法。
两种方法不仅适合离线检测，也适用于在线监测系统。
2.特高频法在国内外的应用情况说明国内外有多家企业、研究机构使用特高频法检测GIS、变压器设备总局部放电信号，并完成放电信号类型聚类、分离，故障定位等内容。
其中国外比较有代表性的公司有英国DMS,PSD,omicron等，国内具有代表性的公司包括上海华乘，陕西公众智能等。
国内具有代表性的研究机构包括华北电力，西安交大，清华大学等。
3.特高频法实现方式说明特高频法使用的频段较高——300~1500MHz。
当前的采集系统(ADC)无法覆盖整个频段，从而完成对局放信号的有效采集。
即使采集系统可以对此频段进行有效的采样，但其产生的海量数据给信号处理单元带来巨大挑战。
除此之外，我们主要关心局部放电信号的峰值，放电次数和相位数据，以便完成放电量计算，放电谱图绘制，故障定位等内容。
海量数据中的其他数据都是无用的，即使采集回来也是要被丢弃的。
基于以上原因，在工程实现中，国内外的公司和研究机构通常使用两种方式完成特高频局放信号到低频信号(0~30Mhz)的转换——调频、混频方式和检波方式。
GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用
GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用摘要：GIS设备具有可靠性高，占地面积小，维护方便，对外部环境影响小等优点，被广泛应用于电力系统，因此，本文主要分析了GIS局部放电带电检测技术分析与现场应用。
关键词：GIS局部放电；带电检测技术；现场应用1 GIS局部放电带电检测技术1.1超声波局部放电带电检测技术对于GIS设备绝缘子，超声信号的衰减较大，信号覆盖范围有限。
在传播过程中，能量集中并且方向性强。
这有利于实时检测过程中集中收集定向波束，从而更准确地定位信号源。
如果在检测过程中超声信号出现异常，首先确定信号源是由外部干扰引起还是内部问题引起。
如果在消除外部干扰因素后信号显示仍然异常，则可以判断出问题是由信号源的内部问题引起的，需要定位缺陷位置。
在特定的应用中，GIS设备需要在超声局部放电定位技术的应用中进行定位，包括幅度，时差和频率。
（1）从幅度定位的角度来看，主要基于超声信号的衰减，信号的有效值或峰值大小。
在超声检测过程中，信号强度与本地辐射源的距离成正比，随着信号源距离的缩短接近度变强。
因此，可以基于对GIS信号强度和幅度的判断来确定放电位置。
（2）时差定位也是检测局部放电斑点的重要指标。
使用超声信号的时差进行检测，时差测量数据出来后，通过双曲面方程和联立球面方程确定本地源的位置，在GIS管道结构测试过程中，可以将两个或多个管道的超声波检测结合起来。
在确定放射源的位置时，必须将信号时间差，传播速度和距离进行三维或二维定位。
（3）频率定位。
SF6气体用于检测超声波的性质。
同时，定位基于超声波的吸收程度和信号频率。
频率定位需要分析超声波吸收。
50Hz至100kHz超声波的高频部分用于确定局部放电源在GIS中位于壳体或中心导体上的位置。
如果放射源位于GIS的中心导体，则该信号是低频信号。
如果本地化点源位于GIS外壳上，则可以在低频和高频部分同时监视超声信号。
1.2特高频局部放电定位技术在检测本地信号源中发现特殊信号后，这项技术还需要做好信号源的判断。
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2009年6月第45卷第3期收稿日期：2008-12-25；修回日期：2009-02-13
作者简介：李德军（1976），男，硕士研究生，从事GIS的制造和研究工作。
0引言随着电力需求的不断增大，电力设备电压等级的不断提高，电网中高压GIS的应用越来越广泛。由于GIS结构紧凑，承受的工作场强往往很高，因此对GIS设备的绝缘性能有很高的要求。但在GIS制造、
运输和现场安装调试的过程中，有时会产生一些绝缘性缺陷。这些缺陷在GIS运行过程中可能会引发绝缘故障，甚至造成严重的系统事故[1，2]。研究表明，
绝缘介质在发生击穿前都会产生局部放电，因此局部放电是设备绝缘缺陷的重要征兆和表现形式。通过检测GIS局部放电，可以及时有效地发现GIS内部存在的故障缺陷[3]。笔者主要对GIS几种较为成熟的局部放电检测技术进行介绍，并通过模拟GIS运行中常见的几种典型故障缺陷，重点介绍超声波局部放电检测和传统电流脉冲局部放电检测在GIS出厂试验阶段的比较应用。同时通过这种比较，为超声波局部放电检测技术在GIS现场交流耐压试验和运行阶段的有效应用积累一些经验。1GIS局部放电检测技术概述局部放电的影响是多方面的，有物理的、化学的和电气的，原则上，它们中的任何一个都能够用来检测局部放电的存在[4]。
目前在GIS局部放电检测方
面，技术比较成熟并且应用比较广泛的主要有声测法中的超声波检测法、电气法中的常规脉冲电流法
GIS局部放电常规检测和超声波检测方法的应用比较李德军1，2，沈威2，郭志强2
（1.ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China；2.SiemensHighVoltageSwitchgearLtd.，Shanghai200245，China）
ApplicationComparisonbetweenConventionalandUltrasonicDetectionMethodsforGISPartialDischarge
（1.上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240；2.上海西门子高压开关有限公司，上海200245）
LIDe-jun1，2，SHENWei2，GUOZhi-qiang2
Abstract:Somepopulartechnologiesfordetectingpartialdischarge（PD）inGISaredescribed.SometypicalsimulateddefectsduringGISoperation，suchassharpprotuberanceonHVconductor，sharpprotuberanceoninnersurfaceofhousing，freeparticle，floatingelectrode，voidinspacer，andmetalparticlestuckoninsulatorsurface，etc.，weredetectedbymeansoftheconventionalpulsecurrentdetectionandultrasonicdetectionmethods.Thephasedistributionsofdischargepulseandultrasonicwavepulse，themagnitudesofdischargeondifferentdefectsundergivenvoltage，andthefeaturesandmagnitudesofrootmeansquareandperiodicpeakvaluesofultrasonicwavesfromdifferentdefects，arerespectivelycompared.Themajorfeaturesoftheultrasonicwavepatternsfromthetwodetectionmethodsarehenceachieved.ThesefeaturesmaybetakenasareferencefortheapplicationofultrasonicdetectionofpartialdischargetohighvoltagetestandoperationofGISonsite.Keywords:GISpartialdischarge；ultrasonicdetection；ultra-highfrequencydetection
摘要：介绍了几种GIS局部放电常用的检测技术，并应用常规脉冲电流检测法和超声波检测法对模拟的GIS运行中常见的几种典型缺陷，包括带电导体上尖端、壳体内壁上尖端、自由金属颗粒、悬浮电位、绝缘子内气泡以及黏附在绝缘子表面的金属颗粒等进行了检测。再通过对测试系统记录的放电脉冲和超声波脉冲的相位分布比较、不同缺陷在一定电压下的脉冲放电量大小比较，以及不同缺陷超声波脉冲有效值和周期峰值的特征和大小比较，总结得到在上述各种典型绝缘缺陷情况下，应用这两种检测方法所得波形和信号的主要特征，为超声波局部放电检测技术在GIS现场交流耐压试验和运行阶段的有效应用提供参考。
关键词：GIS局部放电；超声波检测法；超高频检测法中图分类号：TM855文献标志码：A文章编号：1001-1609（2009）03-0099-05
第45卷第3期2009年6月Vol.45No.3
Jun.2009HighVoltageApparatus
99··Jun.2009HighVoltageApparatusVol.45No.3
和超高频检测法。其它诸如光学检测法和化学检测法都因为自身的局限性还没能广泛应用。1.1常规脉冲电流法GIS发生局部放电时，GIS试品两端产生瞬时的电压变化ΔU，当把试品接入检测回路时，就会产生脉冲电流。该脉冲电流信号通过输入阻抗Zm转换成一个脉冲电压信号，然后再通过滤波、放大器放大、信号采集以及计算处理，测定出局部放电的一些基本量（如：视在放电量q、局部放电脉冲大小、数量与相位）。该技术成熟、应用广泛，已经形成了专业标准（IEC-60270和GB/T7354）。相对于其它方法，其对视在放电量的定量测量能更直观地反映系统局部放电的剧烈程度。但缺点是抗干扰能力差，尤其是对于频率f<10MHz的噪音干扰，同时其测量频率范围一般小于1MHz，信息量少，设备笨重不适合现场局部放电检测。1.2超声波检测法GIS发生局部放电时分子间剧烈碰撞并在宏观上瞬间形成一种压力，产生超声波脉冲，其中包含横波、纵波和表面波。在SF6气体中只有纵波可以传播并且衰减很大，而在带电导体、绝缘子和金属壳体等固体中传播的除纵波外还有横波，横波在固体中衰减小。由于超声波的波长较短，因此它的方向性较强，从而它的能量较为集中。通过安置在外壳上的超声波传感器可以接收到这些声信号，再通过对声信号进行分析判断可以诊断出是否发生了局部放电[3]并能对放电缺陷进行定位。其测量频率范围通常在20～100kHz，在此频段可以很好地滤除干扰获得较好的信噪比。超声波传感器通常采用非侵入式结构不需要预先安装到GIS本体中，检测时不会对GIS正常运行产生影响。但缺点是声信号在通过气体和绝缘子时衰减很严重，无法检测出某些缺陷（如绝缘子气泡）引起的局部放电。1.3超高频检测法（UHF）GIS发生局部放电时，放电脉冲上升时间和持续时间都极短仅为几个ns，其相对应的频域十分宽广。该脉冲信号在GIS腔体中传播时会引起电谐振，激发出频率高达300MHz～3GHz的电磁波。电磁波传播时，不仅以横向电磁波（TEM）形式传播，而且还会建立高次横向电波（TE）和横向磁波（TM）。TEM波为非色散波，可以以任何频率在GIS中传播，但频率越高衰减越快。TE和TM则不同，它们具有各自的截止频率，只有当信号频率高于截止频率时才能传播。GIS的同轴结构相当于一个良好的波导，信号在其内部传播时衰减很小，有利于局部放电检测。超高频法的原理就是根据局部放电所激发的电磁波的这些特性，利用内置或外置的超高频传感器来接收这些电磁波并对其进行分析，从而判断出缺陷类型和故障定位。其优点是抗干扰能力强，测试灵敏度高。但缺点是与常规脉冲电流法相比，检测时无法对局部放电进行一个放电量大小的标定。
2常规电流脉冲检测法和超声波检测法的比较试验
2.1试验电路图1所示是由实际出厂绝缘试验系统对实际252kVGIS产品的通管模块进行工频耐压及局部放电测量的试验电路。其中试验变压器为380V/750kV
气体绝缘金属封闭型试验变压器。GIS通管模块由一根对接在试验变压器上的外壳内径Ф为248mm、中央导体直径Ф为80mm、长3150mm的通管和一个盘式绝缘子构成。检测系统有局部放电常规测量装置（MWB产200B4M-380V/750kV型试验变压器、PD产ICM-Compact、PreamplifierRPA1A和CIL3M局放测量系统）和挪威DobleTransiNor产便携式AIA-2超声波检测装置。常规局放检测频段为100～800kHz，全系统背景局放小于0.7kHzpC。AIA检测仪则采用20～100kHz频段。
每次先在GIS通管模块中安放一个模拟缺陷，
然后将通管和试验变压器对接，抽真空至1mbar，再注入6.1bar的SF6气体。静置30min后进行气体的水分（≤150×10-6
）和浓度（≥98%）检测。
2.2试验结果分析和比较在GIS内分别模拟了带电导体上尖端、壳体内壁上尖端、自由金属颗粒、悬浮电位、绝缘子内气泡以及黏附在绝缘子表面的金属颗粒等6种典型故障缺陷。同时通过测试系统记录的放电脉冲和AIA超声波脉冲的相位分布比较、不同缺陷在一定电压下的脉冲放电量大小比较，以及不同缺陷超声波脉冲有效值和周期峰值的特征和大小比较，分析得出一些经验判据来帮助利用超声波检测法对GIS局部放电类型进行识别。
2.2.1带电导体上的尖端在GIS导体上安装一根长5mm、直径1mm的金属尖刺并施加不同的电压来模拟带电导体上尖端放电缺陷。AIA超声波传感器距离尖刺约2000mm
。
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