局部放电定位仪器设备选型应用与标准规程

GIS、油浸式变压器、高压开关柜、电力电缆是电力系统核心高压设备，设备内部绝缘在制造缺陷、运行老化、机械应力、环境因素作用下易产生局部放电。局部放电不会瞬间造成设备完全击穿，但会持续侵蚀绝缘介质，逐步发展为沿面放电、击穿等严重事故。传统脉冲电流法主要适用于实验室停电条件下局放量定量测量，受现场电磁干扰限制，难以实现故障点空间定位。现阶段工程中主要依托特高频（UHF）、超声波（AE）、声学成像、高频电流‑时域反射（HFCT‑TDR）等技术实现放电源定位。为保障检测结果可靠性，设备选型、现场作业流程均需要遵循现行标准规范，同时需要客观认识局放定位属于间接测量，存在固有误差，检测结果需多手段交叉验证。

1 局部放电定位相关现行标准体系

局部放电定位相关标准分为国家标准、电力行业标准、团体标准及国际标准，规定了检测原理、传感器性能、系统技术要求、现场检测流程、结果判定原则。

1.1 国家标准

1）GB/T 7354‑2018《高电压试验技术 局部放电测量》，为局部放电测量通用基础标准，规定脉冲电流法局放测量方法，附录对超声波、特高频等非电气检测及定位方法作出说明。 2）GB/T 42287‑2022《高电压试验技术 电磁和声学法测量局部放电》，等同采用 IEC TS 62478，是局放电磁法、声学法检测与定位的核心国标，对传感器、检测系统灵敏度核查、GIS、变压器、电缆的定位实施方法予以规范。

1.2 电力行业标准

1）DL/T 1498.4‑2017，GIS 特高频局部放电线监测装置技术规范，对 GIS 特高频在线监测设备性能指标作出约束。 2）DL/T 1807‑2018，油浸变压器、电抗器局部放电超声波检测与定位导则，规范超声及声电联合定位，明确声‑声 TDOA 定位至少配置 4 路超声传感器的技术要求。 3）DL/T 1250‑2013，气体绝缘设备带电超声局部放电检测导则，规定 GIS 设备超声现场检测环境、操作流程。

1.3 团体标准

1）T/CSEE/Z 0004‑2016《GIS 局部放电带电测试缺陷定位技术应用导则》，明确幅值比对法、电‑电 TDOA 时差法、声电联合定位的现场实施流程、干扰识别方法。 2）T/CSEE 0154‑2020《电力设备局部放电射频检测法现场应用导则》，对特高频检测仪器工作频带、功能配置提出技术要求。

1.4 国际标准

IEC 60270 为局部放电脉冲电荷测量基础标准；IEC TS 62478 为电磁和声学法局放测量国际标准，已转化为国内 GB/T 42287‑2022。

注：IEC 60270 对应的脉冲电流法多用于实验室停电型式试验，可实现视在放电量定量，一般不用于现场缺陷定位作业。

2 局部放电定位检测技术原理

1）特高频法（UHF‑TDOA）：设备内部局放会辐射 300 MHz～3 GHz 特高频电磁波，在设备不同位置布置多组 UHF 天线，采集同一放电脉冲到达各个传感器的时间差（TDOA 到达时间差），结合传感器空间坐标求解放电源三维位置。该方法抗低频电磁干扰能力强，适用于 GIS、变压器、开关柜带电检测，定位精度受多径反射、时钟同步精度影响。 

2）超声波法（AE）：局部放电激发 20 kHz 以上超声波信号，接触式磁吸传感器吸附于设备壳体采集振动信号；通过多通道时差算法解算声源位置。声学信号不受电磁场干扰，但声波传播衰减大，受壳体、绝缘介质影响显著，多用于缺陷区域复核。声学成像技术依靠麦克风阵列，将超声声源与可见光图像融合，可视化展示空气侧放电点位，多用于开关柜现场巡检。 

3）时域反射法（TDR），多用于电力电缆。局放脉冲沿电缆双向传播，通过电缆两端或者单端采集脉冲到达时刻，结合电磁波传播波速计算局放缺陷距离，振荡波 OWTS 系统即在停电条件下对电缆施加振荡电压，结合 TDR 实现电缆本体、接头局放定位。

3 检测设备选型原则

现场设备分为巡检筛查型与诊断精定位型两大类，选型应结合被测设备类型、检测目的、现场工况综合确定。

 1）区分检测目的：手持巡检设备主要用于大面积设备筛查，仅判断缺陷大致区域，不开展三维坐标解算；缺陷确诊、指导检修应选用多通道同步采集的诊断定位系统。

 2）定位算法硬性配置：TDOA 三维定位，UHF 电‑电定位不少于 4 通道 UHF 采集单元；超声声‑声定位不少于 4 路超声通道；声电联合定位需 1 路 UHF 信号加不少于 3 路超声通道。 

3）系统功能要求：仪器应具备 PRPD/PRPS 局放图谱分析、原始波形存储导出、脉冲起始时刻识别功能；定位系统需要具备传感器坐标录入、时差解算功能。 

4）坚持多方法交叉验证原则，不依靠单一检测手段输出最终结论。 

5）充分考虑现场电磁干扰、温湿度环境，优先选用抗干扰能力强的成套系统。

4 典型高压设备检测配置与关键技术指标

4.1 分设备仪器及传感器配置

被测设备	定位目标	推荐检测方法	主机设备	传感器配置	作业说明
GIS/GIL	内部绝缘缺陷精确定位	UHF‑TDOA 为主，超声 AE 复核	多通道局放定位分析仪（≥4 通道，支持 TDOA 解算）	外置盘式 UHF 天线、接触式磁吸超声传感器	带电检测；需要精确测量传感器三维坐标；高湿、雨雪环境不宜开展检测
油浸式变压器	绕组、夹件悬浮及内部放电	声‑电联合定位	多通道声电联合局放定位系统	UHF 传感器 + 多路磁吸 AE 超声探头（≥3 路超声）	油介质中超声衰减明显，一般仅锁定缺陷区域，不能直接替代吊罩检修
高压开关柜	柜内悬浮、沿面、电晕放电	声学成像 + TEV+UHF	声学成像仪、多参数手持局放仪	麦克风阵列、TEV 传感器、UHF 天线	声学成像仅对向外辐射空气超声的缺陷有效，设备深处内部缺陷检测效果有限
10～35kV 电力电缆	本体、接头、终端局放缺陷	振荡波 OWTS（停电）、TDR 行波定位	振荡波局放测试系统、便携式电缆 TDR 定位仪	HFCT 高频电流钳形传感器	OWTS 必须停电开展，仅输出轴向距离，无三维空间坐标

4.2 诊断型设备关键技术指标

1）UHF 特高频定位系统：工作频带 300 MHz～3 GHz，GIS 场景优选 800 MHz～1500 MHz；采集通道≥4；多通道时间同步精度≤1 ns；具备波形存储、PRPD 图谱、TDOA 时差解算、传感器坐标录入功能。 2）超声 AE 定位系统：有效频带 20 kHz‑200 kHz；三维定位通道≥4；支持时域波形记录、时延提取；接触式探头配套超声耦合剂。 3）HFCT 高频电流传感器：频带 1 MHz‑30 MHz，开口钳式结构，传输阻抗不低于 5 mV/mA。 4）声学成像仪：集成超声麦克风阵列，支持可见光画面与超声声源光斑融合成像，适合中压设备现场快速排查。

4.3 巡检型设备与诊断定位设备对比

对比项目	巡检筛查型设备	诊断精定位型设备
核心用途	现场巡检筛查，判断缺陷大致区域	缺陷确诊，解算放电源三维坐标，支撑检修决策
采集通道	1‑2 通道	≥4 通道，多传感器同步采集
时间同步	无纳秒级同步要求	配置纳秒级时间同步模块
输出结果	局放幅值、PRPD 图谱	原始波形、脉冲时差、缺陷三维估算坐标
适用场景	变电站日常带电巡检	疑似缺陷确诊，为停电检修提供依据

5 现场定位试验实施及结果边界

5.1 现场作业流程（依据 T/CSEE/Z 0004‑2016）

1）检测前采集现场背景噪声，识别区分外部电磁干扰与真实局放信号； 2）布置各类传感器，使用激光测距仪精确测量每个传感器三维空间坐标，录入定位分析软件； 3）同步采集局放原始波形，筛选同一放电事件下多通道有效脉冲信号； 4）提取脉冲到达时间，通过 TDOA 算法计算放电源估算坐标； 5）采用两种及以上检测方法开展交叉验证，结合设备本体结构对计算点位修正； 6）出具检测报告，注明定位估算误差范围，给出设备运维检修建议。

5.2 环境条件与误差来源

现场相对湿度不宜大于 85%，远离变频器、通信基站等强电磁干扰源。定位误差来源主要包含：金属腔体电磁波多径反射产生虚假脉冲；多通道时钟同步偏差；噪声干扰造成脉冲起始时刻识别不准；传感器坐标测量误差；多放电源信号混叠；介质传播波速、声速偏差。

5.3 定位结果边界说明

局部放电定位属于间接测量技术，输出坐标为算法计算的估算位置，不能直接等同于设备真实缺陷点，定位结果仅作为检修参考依据。不可仅依靠局放定位结果判定设备报废，应当结合绝缘油化验、介损、耐压等其他试验开展设备综合状态评价。

6 结语

局部放电定位是高压电气设备状态检修的重要技术手段，设备选型应区分巡检筛查与精确定位的不同需求，严格遵循国家、行业及团体标准对仪器性能、传感器配置、现场作业流程的相关要求。在实际检测中，应当规避单一检测手段带来误判风险，采用多技术联合检测方式，充分考虑环境、设备结构带来的定位误差，客观评估缺陷风险，科学指导设备检修工作，保障高压电气设备安全稳定运行。