GIS局部放电的检测方法与原理解析

根据检测原理和手段的不同，常用的局放检测方法有超高频法、超声波法及高频电流耦合法等。

局放

超高频检测法（UHF法）

原理：GIS发生绝缘故障的原因是其内部电场的畸变，往往伴随着局部放电现象，产生脉冲电流，电流脉冲上升时间及持续时间仅为纳秒（ nS ） 级，该电流脉冲将激发出高频电磁波，其主要频段为0.3—3GHz，该电磁波可以从GIS上的盘式绝缘子处泄露出来，采用超高频传感器（频段为0.3—3GHz ）测量绝缘缝隙处的电磁波，然后根据接收的信号强度来分析局部放电的严重程度。

原理图

优点： 可以带电测量，测量方法不改变设备的运行方式，并且可以实现在线连续监测。可有效地抑制背景噪声，如空气电晕等产生的电磁干扰频率一般均较低，超高频方法可对其进行有效抑制。抗干扰能力强。

缺点：仅仅能知道发生了故障，但不能对发生故障的点进行准确的定位。而且目前没有相应的国际及国内标准，不能给出一个放电量大小的结果。

目前难点：主要问题在于如何进一步提高灵敏度，解决各种干扰问题，进一步实现准确的定位。

超声波检测法（AE法）

原理：GIS内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音，GIS局部放电会产生声波，其类型包括纵波、横波和表面波。纵波通过气体传到外壳、横波则需要通过固体介质（比如绝缘子等）传到外壳。通过贴在GIS外壳表面的压电式传感器接收这些声波信号，以达到监测GIS局放的目的。因此可以用在腔体外壁上安装的超声波传感器来测量局部放电信号。

超声波原理

优点：传感器与 GIS设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰。设备使用简便，技术相对比较成熟，现场应用经验比较丰富， 可不改变设备的运行方式进行带电测量，由于测量的是超声波信号，因此对电磁干扰的抗干扰能力比较强，可以对缺陷进行定位。

缺点：声音信号在 气体中的传输速率很低（约140m/s ），且信号中的高频部分衰减很快，信号通过不同介质的时候传播速率不同，且在不同材料的边界处会产生反射，因此信号模式变得很复杂。另外传感器监测有效范围较小，对大型设备器需要众多的传感器，现场应用较为不便。

存在的问题：

（1）无法区分放电信号和干扰信号。GIS的PT噪声大，无法区分其中的放电信号和振动噪声信号；对于户外GIS，环境噪声很大，对超声检测干扰很大。（2）灵敏度低。无论纵波还是横波，在GIS内部传播过程中，衰减很大，因此，超声法对金属颗粒外的其他类型放电灵敏度低。（3）操作不便。需要通过粘结剂将传感器贴在GIS壳体表面，粘贴的效果和操作者的晃动对测量效果影响很大。

PDS

高频电流法（HFCT法）

原理：当电力设备内部发生局部放电时，高频放电电流会沿着接地线向大地传播。高频电流法通过在接地线上安装高频电流传感器检测高频电流信号实现局部放电检测。

高频电流法一般使用Rogowski线圈方式，在环状磁芯材料上围绕多圈的导线线圈，高频电流穿过磁芯中心而引起的高频交变电磁场会在线圈上产生感应电压。由于高频电流传感器的测量回路与被测电缆之间没有直接的电气连接，属于非侵入式的检测方法，被检测设备不需要停运。
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