局部放电检测原理介绍(1)

超声波检测法

GIS 设备局部放电的超声波检测法是利用安装在 GIS 外壳上的超声波传 感器接收局部放电产生的振动信号以达到检测内部局部放电的目的。在 GIS 中，除局部放电产生的声波外，还有微粒碰撞绝缘子或外壳、电磁振动、操 作引起的机械振动等也会发出的声波。气体和液体中只传播纵波，固体中传 播的声波除纵波外还有横波。 故在 GIS 中沿 SF6 气体传播的声波和在变压器 油中一样只有纵波，但其传播速度很慢，要比油中低 10 倍，衰减也大，且 随频率的增加而增大。测量超声波信号的传感器主要有加速度和声发射两 种。 当采用加速度传感器时， 要采用高通滤波器以消除较低频率的背景干扰; 声发射传感器的原理是利用谐振方式，其频率特性中已经包含了高通特性， 因此无需另外附加相应的滤波器件。

由于声音的传播速度比电磁波慢很多，时间差更容易进行测量，定位更 加准确，并且定位后还可通过敲击 GIS 外壳的方法进行验证，所以在放电定 位方面，声学检测法比电学的方法更优越，加之超声波传感器与 GIS 设备的 电气回路之间无任何联系，抗电磁干扰性较好，因此人们对超声法的研究较 为深入，技术手段较为成熟。但是超声波检测法的灵敏度不仅取决于局部放 电的能量，而且取决于超声波信号在传播路径上的衰减，在大多数情况下， 超声传感器的灵敏度不是很高。近年来，由于声—电换能器效率的提高和电 子放大技术的发展，超声波检测法的灵敏度有了较大的提高 [66-77]，但是超声 传感器的有效检测范围仍然较小，完成一个较大规模 GIS 变电站的检测通常 需要数天的时间，检测效率不高。

特高频法

特高频法(Ultra High Frequency， 简称 UHF) 是近年发展起来的一种新的 GIS 设备局部放电的检测技术。它是利用装设在 GIS 内部或外部的天线传感 器接受局部放电辐射出的 300～3000MHz 频段的特高频电磁波信号进行局部 放电的检测和分析 [56~63]。运行中的 GIS 内部充有高气压 SF6 气体，其绝缘强 度和击穿场强都很高。当局部放电在很小的范围内发生时，气体击穿过程很 快，将产生很陡的脉冲电流，并向四周辐射出特高频电磁波。GIS 设备的腔 体结构相当于一个良好的同轴波导，非常有利于电磁波的传播。特高频传感 器的安装方式目前应用较为广泛的主要有两种：外置式和介质窗口式。外置 式传感器将传感器贴在 GIS 设备盆式或盘式绝缘子的外表面，依靠绝缘子表 面电磁波的泄露进行 UHF 信号的检测，此方法可带电安装。介质窗口式传 感器是将传感器安装在检修手孔或 CT 端子箱处，此方法需停电安装或在设备出厂时安装。

UHF 检测的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优 点， 因而在近年来得到了迅速的发展和广泛的应用。 特高频法具有以下优点：

①抗干扰性好：现场普遍存在的电晕放电的频率范围通常在 300MHz 以 下，并且在空气中传播时衰减很快，特高频传感器接收 UHF 频段信号，避 开了电网中主要电磁干扰的频率，具有良好的抗电磁干扰能力;