斟 赵芳芳科｛技ｌ论 坛 ＧＩＳ中局部放电在线监测技术 晁永杰蕈军利 《河南平高电气股份有限公司，河南平顶山４６７ｏｏ１） 摘要：评述了气体绝缘金属封阅开关设备（以下简称ＧＩＳ》中局部放电的各种检测技术的原理特点、优缺点和适用范围等，通过分析比较，认为 超高频法在ＧＩＳ局部放电的在线检测中具有很好的发展前景。 关键词：ＧＩＳ；局部放电；在线监测 ． 引言 Ｇ 因其结构小巧，集成化程度高，大量减少 了ｊ｝盱地面积，符合了节约型经济发展模式的要求， 已成为高压开关设备发屣的主方向。ＧＩＳ内部的局 部放电是造成绝缘劣记的主要原因 通过对ＧＩＳ 局部放电在线监 ，可以监阕到ＧＩＳ的绝缘状况， 预先发现ＧＩＳ内部存在的绝缘缺陷，避免绝缘事 故的发生。因噎艺，开展ｅＩＳ在 翘啦勋 硼究具 有越来越重要的意义。ＧＩＳ的局部放电检测技术主 要有：超声波捡测法、化学检测法、脉冲电流法、超 高频法等。下呵将对Ｅ述方法的原理特点、优缺点 和适用性进行分析。 ｌ超声渡睑测法 Ｇ 中出现局部放电时，放电区域内分子间 剧烈撞击激发超声信号，这些信号可由安装在ＧＩＳ 壳、电磁振动以及操作引起的机械振动等发出的 声波频率较ｉ氐 一墒踊 在ＪＯＫＨ￣以下。局部放电产 生的声波频谱分布约为ｌｏ￣ｌＯ Ｈｚ，高频分量在 ＧＩＳ中传播衰减较次， 敏度。超声波检测ＧＩＳ中局部放电时监测频率可 选为ｌ－：２０ｋＨｚｏ其灵敏度 Ｊ仪取决于局放产生的 能量，而且最主要取决于信号的传播途径。声信号 在ＧＩＳ中的传播相当复杂，因为气体、绝缘子、金 属外壳、导体及其它部件对声信号的传播特性各 不相同，因此灵敏度不高，不能进行定量穗ＩＩ量。声 测法对局部放电源的定位要受外壳法兰的个数影 响，单个法兰对声信号的衰减为８ｄＢ，因此这种方 法的检测范围为Ｉ 个气室。定位精度对接地便Ｉ 放电可达１０ｃｍ左右，高压侧电晕时，这种定位方 法耕衍 了。 该检测方法对ＧＬＳ内部没有影响，可以对任 何带电运行或试验中的ＧＩＳ进行检测，适用于委 托ｉ式验和周期性的运行检测。该方法检测范围有 限，要求有大量传感器，测量比较费时，故该方法 图ｌ耦合电容法测局放的原理图 ＰＧ－－￣冲发生器；ＬＰＦ＿低通滤波器；ＳＨ－Ｙ］槛 对长期监测不实于Ｈ。 ２化学检测法 电路；ＰＣ一脉冲计数器；ＣｏｍＰ－计算机，ＡＭＰ－：￣大 器。 运行中ＧＩＳ气室中含有很多气体杂质，它们 中有少量是在ｓＲ新气中就存在的，而大多数气 ４超高频法（ｕＨＦ） 体杂质是在ＧＩＳ长期运行过程中由于ｓ 在放电 ｓ 中的局部放电的脉冲持续时间为几个 作用下发生分解，经过一嗓列复杂的物理化学反 ｎｓ，其波头上升时间仪Ｉｎｓ左右，激发的电磁波频 应产生的，如：ＨＦ，ＳＬ，Ｓ０Ｆ４，ｓＯ ，Ｓ０２Ｆ２，ＳＯ 等。 率可达ＧＨｚ。ＧＩＳ的壳体是同轴波导腔结构，电磁 因此通过定期的气体组分的监测则可以检测判断 波信号在其内部可有效地传播，且衰减较小。空气 出局部放电总体水平、发展情况，甚至可以根据不 中电晕放电脉冲持续时间较长、波头上升时间也 同分解气体组分含量之问的关系推断出局部放电 较长，其频率一般在１５０ＭＨｚ以下，并且随着频率 的原因。 的增加衰减很快。因此可用预先安装在ＧＩＳ的天 这种方法优点是检测组分多、检测灵敏度高。 线传感器检测局部放电发出的电磁波中的特高频 缺点是取样和分析过程中可能混入水分，导致一 段（３００－３０００ＭＨｚ）信号来检测局部放电，从而避 些成分水解，对ＳＯ２Ｆ２和ＳＯ 的检测比较困难，不 开传统电测法中难以避开的电力系统中的电晕等 能检测ＨＦ和ＳＯ 。 干扰，提高局部放电检测的信噪比。 化学检测法只能适用于ＧＩＳ运行～段时间后 局部放电脉冲激发的超高频电磁波在同轴波 的局放检测，因为ＳＦ。分解物的产生需要很长时 导中传播时，不仅以横向电磁波（ＴＥＭ）形式，而且 间才能达到可检测的 灵敏度。这种方法可 敷电类型 披彩特征 以帮助确定委托试验 中闪络放电发生的位 置，适用于运行过程 中的定期检测，丽不 适于在 。 ３脉冲电流法 当ＧＩＳ内部发生 局部放电时，接地线 上会有高频脉冲电流通过，可通过检测田抗或电 流传感器进行测量。这是ＩＥＣ，６０２７０标准准荐的方 法，也称耦合电容法，是测量局部放电的最常用方 法。脉冲电流法原理图如图ｌ。 这种方法的优点有：可以对局部放电进行定 量测量；具有较高的灵敏度，其灵敏度取决于耦合 电容与试品等值电容的比值，—般可优于２ｐＣ；检 测范围大，—般一相只需进行一次测量。缺点有： 要求试验回路中所有组件（包括高压引线）均不能 产生高于试品本身局放水平的干扰，所以要对试 故这种方法只适用 表Ｉ 捆链特 频率特征 浮电 迎蒌 走：电蜓上珊； 静薰鞍强 篙 放电巍数稳鞭牲对救电篓詈 妻 ：定、规律＝称蓑 神懈渣较小 …… 娅上船； 。…一惟分量鞭强 蛰耩颗粒破趣 闻骗、献宅篙毒 篓 敬数币斓律： 疽’ 正煎主 睾周雨斜称；；矗顿－ …～…’ｎ哥量中等； 掬鄂阃豫被电 幅渣分鞭：嚣嚣 一 嘉蜩泣舒篆 未 ｊｆＩｉ鞍焱； …一… 袅端放电嚣的嚣 詈 髂冲多盟糨互重叠；； 量妻摹慕 正负半弼 下对称 …一一 高频箭蛰中等 还会建立横电波（ＴＥ）和横磁渡《ＴＭ）。ＴＥＭ波麓以 任伺频率在ＧＩＳ中传播，但频率ｆ￣１０ＯＭｌｔｚ￣ｌ－ｉｈ＇－／ｑ 播方向衰减豫决；而ＴＥ波和ＴＭ波则各自具有下 限截止频率 取决于Ｇ璐Ｉ司ｊＩｈ尺寸，—般为２５Ｏ－－ ３ｏｏｍｔ￣），当电磁波频率ｅ 时，电磁波基本上无 衰减地传播。 ｕ｜ 法的主要优点： （１航干扰能力强（一般空气电晕干扰的频率 远低于ｆｃ，不在ＵＨＦ法的测量范围之内）。 （２）可耐局部放电源进行定位。合理布置ＵＨＦ 传感器，可通过电磁波达到不同传感器的时差对 局放源进行定位。 （３）可根据所测电磁波信号频谱区分不同的 缺陷类型。 （４）在ＧＩＳ出厂时就将传感器安装好，由此可 对ＧＩＳ进行长期局部放电：垴测。 （５）灵敏度可以满足工程要求。在实验室中灵 敏度可达ＩｐＣ。 超高频法对局部放电类型的识别，目前主要 是ｉ匮过对局部放电的波形特征、相位特征和频率 特征的综合分析进行，识别的准确度与分析人员 现场工作经验的丰富程度有关，基本仅能做到定 性分析。随着相关技术的日益成熟和随着放电数 据样本的增加，有望进一步提高类型识别的准确 度。表ｌ列出了不同放电信号的信号特征。 ５结论 与比较，认为ＵＨＦ 法具有灵敏度高、定位精度高，能识别缺陷类型， 可发现早期局部放电等优势，对于避免电网重大 设备事故的发生，保证ＧＩＳ的安全运行、提高设备 检修和维护效率能发挥巨大的作用，在ＧＩＳ局部 放电在线监测技术中具有很好的应用前景。 参考文献 【ｌ仵昌容，王乃庆．电工设备局部放电及其测试技 桐ＭＬ北京：机械工业出版社． ｆ２】邱毓昌－用超高颊法对ＧＩＳ绝缘进行在线监测 高压电器． 【３ 建生，邱毓昌，等．气体绝缘开关中电磁波的传 播特性ＩＪｌ电网技术． 责任编辑：王俊