特高频与超声波局放检测技术

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1、20152015年年3 3月月 济南济南GISGIS特高频与超声波局部放电检测技术特高频与超声波局部放电检测技术主要内容主要内容GIS局部放电检测概述局部放电检测概述超声波局放检测技术超声波局放检测技术特高频局放检测技术特高频局放检测技术一、一、GISGIS局部放电检测概述局部放电检测概述主要内容主要内容GIS局部放电检测的意义1局部放电的基本概念2GIS设备局部放电的起因3GIS局部放电检测方法4开展开展GIS局部放电检测的意义局部放电检测的意义随着电网建设的发展，随着电网建设的发展，GIS变电站的数量不断增加；变电站的数量不断增加；GIS的内部空间极为有限，工作场强很高，且绝缘裕度相的内部

2、空间极为有限，工作场强很高，且绝缘裕度相对较小；对较小；GIS内部一旦出现绝缘缺陷，极易造成设备故障，引起的内部一旦出现绝缘缺陷，极易造成设备故障，引起的停电时间较长，检修费用也很高；停电时间较长，检修费用也很高；国内已经发生了数起较为严重的国内已经发生了数起较为严重的GIS事故，过去那种认为事故，过去那种认为GIS设备免维护的观点已不被认同；设备免维护的观点已不被认同；CIGRE调查表明，调查表明，50以上的以上的GIS故障是可预先发现的；故障是可预先发现的；在在GIS的交接试验中监视局部放电信号，对运行中的的交接试验中监视局部放电信号，对运行中的GIS进行定期监测，均是保障安全运行的有效手

3、段进行定期监测，均是保障安全运行的有效手段 。局部放电的基本概念局部放电的基本概念 电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。 它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚也可能发生在绝缘体的

4、表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。 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。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。力设备内部绝缘状态提供检测信号。GIS设备局部放电的起因设备局部放电的起因1- 导体上的毛刺；3- 悬浮屏蔽(接触不良)；5-

5、盆式绝缘子上的颗粒2- 壳体上的毛刺4- 自由移动的金属颗粒6- 盆式绝缘子内部缺陷悬浮放电悬浮放电分类：固定间隙悬浮放电可变间隙悬浮放电特点：1、信号强，脉冲幅值稳定，脉冲间隔稳定，高频含量多2、间隙对称时，正负半波对称，间隙不对称，正负半波不对称3、放电脉冲主要集中在一、三象限悬浮放电模型图自由金属颗粒放电自由金属颗粒放电特点：1、碰撞外壳产生的机械信号强，电信号较弱2、无固定相位特征，幅值不稳定3、通常电信号最大信号出现在电压峰值处自由金属颗粒模型图绝缘内部气隙放电绝缘内部气隙放电特点：1、脉冲幅值相对较小，幅值变化大，高频含量少，间隔变化大2、不规则气泡正负半波不对称3、放电脉冲主要集

6、中在一、三象限气隙放电模型图尖端放电尖端放电特点：1、放电脉冲次数多，信号最大值通常在电压峰值处2、正负半波严重不对称3、高频含量少金属尖端放电模型图分类：导体上的尖端壳体上的尖端GISGIS绝缘击穿的主要表现形式绝缘击穿的主要表现形式GIS投运初期：投运初期：绝缘击穿大多是由金属颗粒、悬浮导体、表面毛刺或颗粒等缺陷造成的。通过完善交接验收可起到预防作用；GIS运行中期：运行中期：绝缘击穿大多是绝缘子表面的缺陷（例如污秽、表面电荷积聚、附着金属微粒）引起的，特别是在暂态过电压作用时。通过定期巡检可发现这些隐患GIS局部放电检测技术局部放电检测技术 传统传统脉冲电流脉冲电流检测法：检测法：无法解

7、决抗干扰问题，很难达到必要的检测灵敏度，通常用于试验室； 特高频特高频检测法：检测法：检测特高频电磁波信号，检测范围较大，不受空气中电晕干扰影响，对各种缺陷均敏感，检测灵敏度可达几个pC； 超声波超声波检测法：检测法：检测超声波信号，抗电气干扰，对自由颗粒缺陷和金属件的振动较为敏感，在靠近缺陷部位时，检测灵敏度可达到几个pC，定位准确； 气体分析法：气体分析法：分解物从产生到扩散，需要一定的过程，且只有浓度积累到一定水平后方可被检测到，故响应速度较慢，检测灵敏度较低。特高频(UHF)及超声波(AE)法的比较特高频UHF超声波AE检测信号特高频电磁波信号超声波信号抗干扰对电晕放电较不敏感易受悬浮

8、放电影响对电气干扰较不敏感易受振动噪声影响灵敏度对各种放电缺陷均较敏感，但不能发现弹垫松动、粉尘飞舞等非放电性缺陷仅对部分放电缺陷敏感，能发现弹垫松动、粉尘飞舞等非放电性缺陷检测范围10米300MHz），可沿波导方向无衰减），可沿波导方向无衰减地进行转播；地进行转播； 绝缘屏障会造成绝缘屏障会造成2dB信号衰减信号衰减 转角结构会造成转角结构会造成6dB信号分散信号分散UHF信号在GIS中的传播衰减(-6dB)(-2dB)0dB-8dB特高频电磁波传输与衰减示意图特高频电磁波传输与衰减示意图二、特高频局部放电检测仪器及工具二、特高频局部放电检测仪器及工具特高频局部检测仪的基本要求特高频局放检测

9、仪的组成特高频局放检测其它常用工具GIS特高频局放仪常用谱图1 1、特高频局部检测仪的基本要求、特高频局部检测仪的基本要求能够有效抑制或排除干扰；可根据现场实际情况调整局部放电的检测周期、检出阈值和报警阈值等参数；可用外施高压电源进行同步（外同步），并可通过移相的方式，对测量信号进行观察和分析；测试线长度满足要求，且接头牢固不易损坏（最好N型接头）局部放电检测应提供局部放电信号的幅值、相位、放电频次等信息中的一种或几种，并可采用PRPS、PRPD等常用谱图进行展示。2、特高频局部检测仪的组成、特高频局部检测仪的组成特高频传感器：特高频传感器：耦合器，感应300M-1.5GHz的特高频无线电信号

10、；信号放大器（可选）：信号放大器（可选）：某些局放检测仪会包含信号放大器，对来自前端的局放信号做放大处理；滤波器（可选）：滤波器（可选）：如果现场检测在某一频段存在较强干扰，可使用特定的滤波器将其滤掉，从而达到抗干扰目的；检测仪器主机：检测仪器主机：接收、处理耦合器采集到的特高频局部放电信号；分析主机（笔记本电脑）：分析主机（笔记本电脑）：运行局放分析软件，对采集的数据进行处理，识别放电类型，判断放电强度；特高频局放测试仪组成示意图特高频局放测试仪组成示意图3 3、特高频局放检测其它常用工具、特高频局放检测其它常用工具高速示波器：可对特高频原始信号进行观察，并利用各高速示波器：可对特高频原始信

11、号进行观察，并利用各个通道采集信号的时间差来进行定位；个通道采集信号的时间差来进行定位；频谱仪：根据频谱特性进一步确认是放电还是干扰，如频谱仪：根据频谱特性进一步确认是放电还是干扰，如果是干扰可分析干扰信号频段，通过使用滤波器来过滤果是干扰可分析干扰信号频段，通过使用滤波器来过滤掉干扰信号；掉干扰信号；屏蔽带：屏蔽外部干扰最基本的工具，一般用金属布制屏蔽带：屏蔽外部干扰最基本的工具，一般用金属布制成，同时能起到增强检测信号及固定传感器的作用。成，同时能起到增强检测信号及固定传感器的作用。4、GIS特高频局放特高频局放仪两种常用谱图仪两种常用谱图PRPS（脉冲序列相位分布）谱图（脉冲序列相位分布