GIS局部放电检测仪的主要方法及应用范围

GIS局部放电的特殊性与检测重要性

GIS局部放电的特点：

封闭性：设备完全密封，无法直接接触内部部件，必须采用非侵入式检测。

绝缘介质：内部为高气压SF6气体，绝缘性能极好。但一旦存在缺陷，放电发展速度很快，可能迅速演变为故障。

缺陷类型典型：GIS内部的放电缺陷通常很典型，如：

自由金属颗粒：在壳体底部跳动或吸附在高压导体上。

导体尖刺：高压导体或壳体上的毛刺引起的电晕放电。

绝缘子表面污染：绝缘子表面存在金属颗粒或水分。

绝缘子内部气隙：盆式绝缘子内部存在制造缺陷。

后果严重：GIS是变电站的核心设备，其故障会导致大面积停电，维修周期长，经济损失巨大。

因此，对GIS进行局部放电检测，是发现早期绝缘缺陷、防止突发性故障的最有效手段。

GIS局部放电检测仪的主要方法与原理

针对GIS的特点，主流检测方法有以下几种：

1. 特高频法（UHF - Ultra-High Frequency）【当前最主流、最灵敏的方法】

原理：GIS内部发生局部放电时，会产生上升沿极陡（纳秒级）的电流脉冲，激发出频率高达300MHz ~ 3GHz的电磁波。这种电磁波可以在GIS腔体内像波导一样传播很远。

传感器：通过安装在GIS盆式绝缘子上的内置或外置UHF传感器（耦合器）来接收这些电磁波信号。

优点：

灵敏度极高：能够检测到几个皮库的微弱放电。

抗干扰能力强：常规电力系统的电晕等干扰频率较低（<300MHz），UHF法能有效避开。

可进行定位（通过多个传感器信号的时间差）。

可在线监测，不影响设备运行。

缺点：

难以进行绝对放电量的标定，通常用dBm等相对值表示信号强度。

传感器安装位置对检测效果影响大。

2. 超声波法（AE - Acoustic Emission）

原理：局部放电发生时，会产生声波和超声波信号（频率通常为20kHz ~ 300kHz）。这些信号通过SF6气体和GIS壳体传播。

传感器：将超声波传感器 吸附在GIS金属外壳的外部，接收声信号。

优点：

定位精度极高，是物理定位 的最佳方法。通过比较信号到达不同传感器的时间，可以精确定位到米甚至分米级。

完全非侵入式，传感器安装灵活。

对体外电磁干扰不敏感。

缺点：

信号在金属和气体中衰减大，检测范围有限。

容易受环境噪声（风雨、振动）干扰。

灵敏度通常低于UHF法。

3. 暂态地电压法（TEV - Transient Earth Voltage）

原理：内部放电产生的电磁波部分会通过盆式绝缘子缝隙泄漏出来，在GIS金属外壳上产生一个暂态的地电压脉冲。

传感器：使用TEV传感器在壳体接缝处检测。

优点：便携，操作简单。

缺点：主要用于开关柜，对全封闭的GIS灵敏度较低，应用较少。

GIS局部放电检测仪的作用与检测范围

作用：

绝缘缺陷早期诊断：在耐压试验和运行中，及时发现上述各类典型缺陷。

故障定位：结合UHF和超声波法，可以精确找到放电缺陷所在的气室或具体位置，极大缩短检修时间和范围。

质量控制：

出厂试验：作为GIS制造后的必检项目。

现场交接试验：在安装完成后，与交流耐压试验同步进行，这是国际惯例（IEC 62271-203标准要求）。能在高电压下发现运输和安装过程中产生的新缺陷。

状态监测与预警：对运行中的GIS进行定期巡检或在线监测，评估绝缘状态的变化趋势，实现预知性维护。

检测范围（应用场景）：

制造厂：100%出厂试验。

新站建设/扩建：安装后的交接验收试验。

运行中变电站：定期巡检、故障排查、大修后验证。