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1、120152015年年3 3月月 济南济南GIS特高频与超声波局部放电检测技术主要内容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GIS局部放电检测的意义随着随着电电网建网建设设的的发发展，展，GIS变电变电站的数量不断增加；站的数量不断增加；GIS的内部空的内部空间间极极为为有限，工作有限，工作场场强强很高，且很高，且绝缘绝缘裕度相裕度相对较对较小；小；GIS内部一旦出
2、内部一旦出现绝缘现绝缘缺陷，极易造成缺陷，极易造成设备设备故障，引起的故障，引起的停停电时间较长电时间较长，检检修修费费用也很高；用也很高；国内已国内已经发经发生了数起生了数起较为严较为严重的重的GIS事故，事故，过过去那种去那种认为认为GIS设备设备免免维护维护的的观观点已不被点已不被认认同；同；CIGRE调查调查表明，表明，50以上的以上的GIS故障是可故障是可预预先先发现发现的；的；在在GIS的交接的交接试验试验中中监视监视局部放局部放电电信号，信号，对对运行中的运行中的GIS进进行定期行定期监测监测，均是保障安全运行的有效手段，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
3、基本概念电电力力设备设备的的绝缘绝缘系系统统中，只有部分区域中，只有部分区域发发生放生放电电，而没有，而没有贯贯穿施穿施加加电压电压的的导导体之体之间间，即尚未，即尚未击击穿，穿，这这种种现现象称之象称之为为局部放局部放电电。它是由于局部它是由于局部电场电场畸畸变变、局部、局部场场强强集中，从而集中，从而导导致致绝缘绝缘介介质质局部局部范范围围内的气体放内的气体放电电或或击击穿所造成的。它可能穿所造成的。它可能发发生在生在导导体体边边上，也上，也可能可能发发生在生在绝缘绝缘体的表面或内部。在体的表面或内部。在绝缘绝缘体中的局部放体中的局部放电电甚至会甚至会腐腐蚀绝缘蚀绝缘材料，并最后材料，并最
4、后导导致致绝缘击绝缘击穿。穿。局部放局部放电电是一种脉冲放是一种脉冲放电电，它会在，它会在电电力力设备设备内部和周内部和周围围空空间产间产生生一系列的光、声、一系列的光、声、电电气和机械的振气和机械的振动动等物理等物理现现象和化学象和化学变变化。化。这这些伴随局部放些伴随局部放电电而而产产生的各种物理和化学生的各种物理和化学变变化可以化可以为监测电为监测电力力设设备备内部内部绝缘绝缘状状态态提供提供检测检测信号。信号。GIS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- 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分类：固
5、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、放电脉冲主要集中在一、三象限气隙放电模型图尖端放电特点：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
6、图分类：导体上的尖端壳体上的尖端GIS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局部放电检测技术传统传统脉冲脉冲电电流流检测检测法：法：无法解决抗干扰问题，很难达到必要的检测灵敏度，通常用于试验室；特高特高频频检测检测法：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
7、声波检测检测法：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。14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300M
8、Hz），可沿波），可沿波导导方向无衰减方向无衰减地地进进行行转转播；播；绝缘绝缘屏障会造成屏障会造成2dB信号衰减信号衰减转转角角结结构会造成构会造成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特高频局部检测仪的基本要求特高频局放检测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、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
9、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；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
10、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733 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，并利用各个高速示波器：可对特高频原始信号进行观察，并利用各个通道采集信号的时间差来进行定位；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，如果频谱仪：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掉干是干扰可分析干扰信号频段，通过使用滤波器来过滤
11、掉干扰信号；扰信号；屏蔽带：屏蔽外部干扰最基本的工具，一般用金属布制成，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。同时能起到增强检测信号及固定传感器的作用。744、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）谱图PRPD（局部放电相位分解）谱图（局部放电相位分解）谱图三、特高频局部放电检测方法及注意事项检测条件要求检测条件要求检测周期检测周期安全注意事项安全注意事项检测接线检测接线传感器放置部位部位及要求传感器放置部位部位及要求 操作流程操作流程常见注意事项常见注意事项1、检测条件
12、要求被检设备是带电运行设备，绝缘盆子为非金属封闭或内置有 传感器；设备为额定气体压力，在设备上无各种外部作业；在在检测时应最大限度保持最大限度保持测试周周围信号的信号的干干净，尽量减少人，尽量减少人为制造出的干制造出的干扰信号，信号，例如：手机信号、照相机例如：手机信号、照相机闪光灯信号、照光灯信号、照明灯信号等；明灯信号等；进行室外检测避免雨、雪、雾、露等相对湿度大于80的天气条件。2、检测周期投运后及大修后1个月内应对本体进行一次局部放电检测；正常情况下，半年至一年检测一次；检测到GIS有异常信号但不能完全判定时，可根据GIS设备的运行工况，应缩短检测周期，增加检测次数，应并分析信号的特点
13、和发展趋势；必要时，对重要部件（如断路器、隔离开关、母线等）进行局部放电重点检测；对于运行年限超过15年以上的GIS设备，宜考虑缩短检测周期，迎峰度夏（冬）、重大保电活动前应增加检测次数。3、安全注意事项 为确保安全生产，特别是确保人身安全，除严格执行电力相关安全标准和安全规定之外, 还应注意以下几点:1.检测时应勿碰勿动其它带电设备；2.防止传感器坠落到GIS管道上，避免发生事故；3.保证待测设备绝缘良好，以防止低压触电；4.在狭小空间中使用传感器时，应尽量避免身体触碰GIS管道；5.行走中注意脚下，避免踩踏设备管道；6.在进行检测时，要防止误碰误动GIS其它部件；7.在使用传感器进行检测时
14、，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。4、 检测接线 在采用特高在采用特高频频法法检测检测局部放局部放电电的的过过程中，程中，应应按照所使用的特高按照所使用的特高频频局放局放检测仪检测仪操作操作说说明，明，连连接好接好传传感器、信号放大器、感器、信号放大器、检测仪检测仪器主机等各部件，通器主机等各部件，通过绑带过绑带（或人工）将（或人工）将传传感器固定在盆式感器固定在盆式绝缘绝缘子上，必要的情况子上，必要的情况下，可以接入信号放大器。下，可以接入信号放大器。特高频局放检测仪连接示意图特高频局放检测仪连接示意图825、传感器放置部位部位及要求、传感器放置部位部位及要求GIS内部局部放电
15、产生的特高频信号在内部局部放电产生的特高频信号在GIS腔体内以横向电腔体内以横向电磁波方式传播，只有在磁波方式传播，只有在GIS壳的金属非连续部位才能泄漏出壳的金属非连续部位才能泄漏出来。在来。在GIS上只有无金属法兰的绝缘子、观察窗、接地开关上只有无金属法兰的绝缘子、观察窗、接地开关的外露绝缘件、的外露绝缘件、内置式内置式CT、PT二次接线盒二次接线盒等部位才能测量等部位才能测量到信号，特高频传感器需安置在这些部位到信号，特高频传感器需安置在这些部位；传感器应与盆式绝缘子紧密接触，且应放置于两根禁锢盆式传感器应与盆式绝缘子紧密接触，且应放置于两根禁锢盆式绝缘子螺栓的中间，以减少螺栓对内部电磁
16、波的屏蔽及传感绝缘子螺栓的中间，以减少螺栓对内部电磁波的屏蔽及传感器与螺栓产生的外部静电干扰；器与螺栓产生的外部静电干扰；在测量时应尽可能保证传感器与盆式绝缘子的接触，不要因在测量时应尽可能保证传感器与盆式绝缘子的接触，不要因为传感器移动引起的信号而干扰正确判断；为传感器移动引起的信号而干扰正确判断； 6、特高频局部放电检测的操作流程在采用特高频法检测局部放电时，典型的操作流程如下：在采用特高频法检测局部放电时，典型的操作流程如下：1 1）设设备备连连接接：按按照照设设备备接接线线图图连连接接测测试试仪仪各各部部件件，将将传传感感器器固固定定在在盆盆式式绝绝缘缘子子上上，将将检检测测仪仪主主机
17、机及及传传感感器器正正确确接接地地，电电脑脑、检检测测仪仪主主机机连连接接电源，开机。电源，开机。2 2）工工况况检检查查：开开机机后后，运运行行检检测测软软件件，检检查查主主机机与与电电脑脑通通信信状状况况、同同步状态、相位偏移等参数；进行系统自检，确认各检测通道工作正常。步状态、相位偏移等参数；进行系统自检，确认各检测通道工作正常。3 3）设设置置检检测测参参数数：设设置置变变电电站站名名称称、检检测测位位置置并并做做好好标标注注。根根据据现现场场噪声水平设定各通道信号检测阈值。噪声水平设定各通道信号检测阈值。4 4）信信号号检检测测：打打开开连连接接传传感感器器的的检检测测通通道道，观观
18、察察检检测测到到的的信信号号。如如果果发发现现信信号号无无异异常常，保保存存少少量量数数据据，退退出出并并改改变变检检测测位位置置继继续续下下一一点点检检测测；如如果果发发现现信信号号异异常常，则则延延长长检检测测时时间间并并记记录录多多组组数数据据，进进入入异异常常诊诊断断流流程。必要的情况下，可以接入信号放大器。程。必要的情况下，可以接入信号放大器。841 1、在在检测过程程中中，必必须保保证电源源零零线火火线的的正正确确性性。通通常常要要求求插插座座为左左侧零零线，右，右侧火火线；2 2、使使用用内内同同步步时，必必须要要从从现场检修修电源源箱箱或或室室内内墙上上插插座座去去电，不不能使
19、用逆能使用逆变电源或源或发电机供机供电；3 3、对每每个个GISGIS间隔隔进行行检测时，在在无无异异常常局局放放信信号号的的情情况况下下只只需需存存储断断路路器器仓盆盆式式绝缘子子的的三三维信信号号，其其它它盆盆式式绝缘子子必必须检测但但可可不不用用存存储数数据据。在在检测到到异异常常信信号号时，必必须对该间隔隔每每个个绝缘盆盆子子进行行检测并存并存储相相应的数据；的数据；4 4、在在开开始始检测时，不不需需要要加加装装放放大大器器进行行测量量。若若发现有有微微弱弱的的异异常常信号信号时，可接入放大器将信号放大以方便判断。，可接入放大器将信号放大以方便判断。5、绝缘缺陷并非一定导致局部放电或
20、持续的局部放电。局部放电经常是断续发生的。投运前和检修后的GIS交接试验中进行局部放电带电检测时，建议用橡胶锤敲击GIS壳体，激发悬浮电位局部放电以增加检测的有效性。6、局局部部放放电电类类型型识识别别的的准准确确程程度度取取决决于于经经验验和和数数据据的的不不断断积积累累，检检测测结结果果和和检检修修结结果果确确定定以以后后，应应保保留留波波形形和和谱谱图图数数据据，作作为为今今后后局局部部放电类型识别的依据。放电类型识别的依据。7、常见注意事项、常见注意事项四、数据、图谱的分析与诊断识别并排除干扰识别并排除干扰对放电类型进行识别对放电类型进行识别对放电源进行定位对放电源进行定位对放电信号危
21、险性评估，制定检修策略对放电信号危险性评估，制定检修策略861）排除法：在开始测试前，尽可能排除干扰源的存在，）排除法：在开始测试前，尽可能排除干扰源的存在，比如关闭荧光灯和关闭手机，检查周围有无悬浮放电比如关闭荧光灯和关闭手机，检查周围有无悬浮放电的金属部件；的金属部件；2） 根据信号特征根据信号特征识别干扰识别干扰：现场最：现场最常见的干扰信号雷达常见的干扰信号雷达噪声，移动电话噪声，荧光噪声和马达噪声。下面简噪声，移动电话噪声，荧光噪声和马达噪声。下面简明列举了上述几种信号的典型谱图明列举了上述几种信号的典型谱图1、识别并排除干扰的方法、识别并排除干扰的方法类类型型PRPS谱图谱图峰峰值
22、检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图荧荧光光干干扰扰干干扰扰信号幅信号幅值较值较分散，一般情况下工分散，一般情况下工频频相关性弱。相关性弱。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图移移动动电电话话干干扰扰干干扰扰信号工信号工频频相关性弱，有特定的重复相关性弱，有特定的重复频频率，幅率，幅值值有有规规律律变变化。化。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图马马达达干干扰扰干干扰扰信号无工信号无工频频相关性，幅相关性，幅值值分布分布较为较为分散，重复率低。分散，重复率低。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图雷雷达达干干扰扰干
23、干扰扰信号有信号有规规律重复律重复产产生但无工生但无工频频相关性，幅相关性，幅值值有有规规律律变变化。化。3）根据信号位置识别）根据信号位置识别干扰干扰-平面分法平面分法P传感器A传感器B传感器B传感器A传感器AP传感器B4）屏蔽带法抗干扰；）屏蔽带法抗干扰；5) 背景测量抗干扰背景测量抗干扰背景传感器设备传感器测量设备6）利检测频段选择和滤波抗干扰：针对针对固定存在信号固定存在信号较较强强的干的干扰扰，可通，可通过频谱仪过频谱仪分析干分析干扰扰存在的存在的频频段，使段，使用用滤滤波器将其波器将其过滤过滤掉达到抗干掉达到抗干扰扰目的目的95 排除掉干排除掉干扰扰，确定，确定为为内部放内部放电电
24、后，需要后，需要对对放放电类电类型型进进行行识别识别。GIS内部放内部放电电主要有主要有5类类：电晕电晕放放电电，空，空穴放穴放电电，自由金属，自由金属颗颗粒放粒放电电和和悬悬浮浮电电位放位放电电，以及，以及绝绝缘缘沿面放沿面放电电。下面。下面简简明列明列举举了上述几种信号的典型了上述几种信号的典型谱谱图图，包括各，包括各类类信号的信号的PRPS图谱图谱、PRPD图谱图谱和峰和峰值检值检测图谱测图谱2、放电类型识别、放电类型识别类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图电电晕晕放放电电放放电电的的极极性性效效应应非非常常明明显显，通通常常在在工工频频相相位位的的负负半半周
25、周或或正正半半周周出出现现，放放电电信信号号强强度度较较弱弱且且相相位位分分布布较较宽宽，放放电电次次数数较较多多。但但较较高高电电压压等等级级下下另另一一个个半半周周也也可可能能出出现现放放电电信信号号，幅幅值值更更高高且且相相位位分分布布较较窄窄，放放电电次数次数较较少。少。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图悬悬浮浮电电位位放放电电 放放电电信信号号通通常常在在工工频频相相位位的的正正、负负半半周周均均会会出出现现，且且具具有有一一定定对对称称性性，放放电电信信号号幅幅值值很很大大且且相相邻邻放放电电信信号号时时间间间间隔隔基基本本一一致致，放放电电次次数数少
26、少，放放电电重重复复率率较较低低。PRPS谱图谱图具有具有“内八字内八字”或或“外八字外八字”分布特征。分布特征。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图自自由由金金属属颗颗粒粒放放电电局局放放信信号号极极性性效效应应不不明明显显，任任意意相相位位上上均均有有分分布布，放放电电次次数数少少，放放电电幅幅值值无无明明显显规规律，放律，放电电信号信号时间间时间间隔不隔不稳稳定。提高定。提高电压电压等等级级放放电电幅幅值值增大但放增大但放电间电间隔降低。隔降低。类类型型PRPS谱图谱图峰峰值检测谱图值检测谱图PRPD谱图谱图空空穴穴放放电电放放电电信信号号通通常常在在工工频频
27、相相位位的的正正、负负半半周周均均会会出出现现，且且具具有有一一定定对对称称性性，放放电电幅幅值较值较分散，分散，放放电电次数次数较较少少。 3、放电源定位幅值定位，依靠各个检测部位检测信号大小定位，是最常用定位方法，但只能大概确定某一气室或区域，且有时几个检测部位信号幅值差别很小无法判断，甚至某些情况会出现离信号远的部位幅值比离信号源近的部位还要大。时差定位，通过可分辨纳秒高速示波器比较两个检测部位检测信号的时间差来对信号进行定位，如分辨率能达到1纳秒，则定位精度可达30cm，定位可靠， 需要好的仪器及经验。当采用多个传感器时，将一个传感器（中心传感器）固定在GIS上的某个检测位置，将其他传
28、感器放置在此传感器四周邻近位置，如果中心传感器的信号总是领先于四周不同位置处的传感器的信号，则可判断放电源靠近中心传感器的位置。时间领先法确定大约位置LxL-xS1,t1S2,t2L2xct t2 t1 Lct2x 时差定位原理L优点：原理简单、运用方便、定位较为准确。缺点：信号的时差在ns量级，因此不仅需要测量设备具有很高的采样率和频宽，还要求被测信号的起始脉冲清晰，以读取信号的起始时间。4、信号危险性评估及检修策略当前无相关的当前无相关的标标准依据，特高准依据，特高频频无法无法简单简单通通过过信号大小来信号大小来判断危害性。根据信号幅判断危害性。根据信号幅值值、放、放电电源位置、放源位置、
29、放电类电类型初步型初步评评估危害性，估危害性，观观察信号察信号变变化化趋势趋势，并可采取其它手段，并可采取其它手段辅辅助助分析。从分析。从检检修修结结果到指果到指导检导检修策略目前仍有修策略目前仍有较较大大鸿鸿沟；沟；在局部放在局部放电带电检测电带电检测中，如果中，如果检测检测到放到放电电信号，同信号，同时时定位定位结结果位于重要果位于重要设备设备如断路器、如断路器、电压电压互感器、隔离开关、接互感器、隔离开关、接地刀地刀闸闸或盆式或盆式绝缘绝缘子子处处，则应则应尽快安排停尽快安排停电检电检修。如果放修。如果放电电源位于非关源位于非关键键部位，部位，则应缩则应缩短短检测检测周期，关注放周期，关
30、注放电电信号信号的的强强度和放度和放电电模式的模式的变变化。化。检测检测到信号到信号为绝缘为绝缘内部放内部放电电或或绝缘绝缘表面放表面放电电，则应则应尽快安尽快安排停排停电检电检修修，刀，刀闸闸屏蔽罩屏蔽罩悬悬浮放浮放电电可通可通过过操作后操作后观观察信号察信号趋势趋势来决定是否来决定是否检检修；修；细细小的尖刺放小的尖刺放电电可通可通过过跟踪跟踪检测检测，关注信号关注信号强强度度变变化来决定是否化来决定是否检检修修5、异常局放信号诊断注意事项当当在在空空气气中中也也能能检测到到异异常常信信号号时，首首先先要要观察察分分析析坏坏境境中中可可能能的的干干扰源。能去除的源。能去除的应先去除干先去除
31、干扰后在后在进行行检测、分析；、分析；当当传感感器器放放置置于于盆盆式式绝缘子子后后检测出出异异常常信信号号，此此时拿拿开开传感感器器再再查看看在在空空气气中中检测到到的的图谱是是否否与与置置于于盆盆式式绝缘子子上上检测到到的的图谱是是否否一一致致。若若一一致致并并且且信信号号更更大大，则基基本本可可判判断断为外外部部干干扰；若若不不一一样或或变小，小，则需需进一步一步检测判断；判断；当当该间隔隔检测出出异异常常信信号号时，可可检测该间隔隔相相邻间隔隔的的信信号号。看看是是否否也也存存在在相相近近的的异异常常信信号号，若若没没有有异异常常信信号号存存在在，则该间隔隔的的异异常常信信号号可能可能
32、为内部信号；内部信号；检测出出异异常常信信号号时，查看看人人工工智智能能分分析析软件件给出出的的结论是是否否为放放电，但不能完全依但不能完全依赖软件自件自动分析分析结果果；当当检测出出异异常常信信号号时，必必要要时可可使使用用工工具具把把传感感器器绑置置于于盆盆式式绝缘子子处进行行长时间检测。时间至至少少长于于15分分钟，可可通通过分分析析峰峰值监测图谱、放放电重复率重复率图谱等局放等局放图谱来来进行判断。行判断。五、特高频局部放电检测典型案例分析1.特特高高频频法法检检测测220kVGIS支支柱柱绝绝缘缘子子内内部部缺陷缺陷2.特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气
33、隙缺陷3.特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷4.特特高高频频局局部部放放电电检检测测110kV断断路路器器绝绝缘缘内内部缺陷部缺陷106 2014 2014年年5 5月月1414日，山日，山东东省省电电力科学研究院使用特高力科学研究院使用特高频频法、超声波法和法、超声波法和SF6SF6气体成分气体成分检测检测法在法在对对某某220kVGIS220kVGIS带电检测时带电检测时，在某，在某间间隔母隔母线线支持支持绝缘绝缘子子处检测处检测到特高到特高频频局放信号，局放信号，SF6SF6气体成分分析法气体成分分析法检测检测到气体成分有到气体成分有变变化，化，但超声波法但超
34、声波法对该类对该类型放型放电电不灵敏。不灵敏。 在确在确认认放放电电气室后，及气室后，及时对该间时对该间隔隔进进行解体，行解体，发现发现B B相支持相支持绝缘绝缘子存在子存在严严重重浇浇筑缺陷，更筑缺陷，更换换后放后放电电信号消失。信号消失。1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷案件经过案件经过107信号信号发现发现和初步定位和初步定位1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法如图如图1所示，采用便携式特高频局放测试仪，将特高频传感器依次放置在竹宁线、所示，采用便携式特高频局放测试仪，将特高频传感器依次放置在竹宁线、
35、#1主变、竹义线等间隔主变、竹义线等间隔1母和母和2母盆式绝缘子上，进行检测，测得信号如图母盆式绝缘子上，进行检测，测得信号如图2所示。所示。 图图1 1 传传感器放置位置感器放置位置图图2 2 三个三个间间隔特高隔特高频频信号信号图图3 3 朱宁朱宁间间隔隔-1-1、-2-2刀刀闸闸与母与母线间线间盆式盆式绝缘绝缘子信号子信号108 为进一步确认放电气室，对朱宁间隔刀闸和母线气室分别进行气为进一步确认放电气室，对朱宁间隔刀闸和母线气室分别进行气体成分取样分析。气体成分分析的最终结果，如表所示。体成分取样分析。气体成分分析的最终结果，如表所示。气体成分分析结果 1母线气室存在少量硫化物，其他气
36、室成分检测正常。母线气室存在少量硫化物，其他气室成分检测正常。1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法被测气室SF6气体分解物成分（ppm）SO2+SOF2H2SHFCO1母线1.5007.72母线0007.62211-1刀闸0007.62211-2刀闸0008109放放电电源精确定位源精确定位1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法如图如图1所示，将两传感器分别放置于所示，将两传感器分别放置于2211-1刀闸刀闸A、C两相盆式绝缘子处，检测到两相盆式绝缘子处，检测到间隔间隔20ms的电磁波
37、信号，最高幅值达的电磁波信号，最高幅值达1500mV，且放电重复性较好，信号幅值大小，且放电重复性较好，信号幅值大小也基本一致，波形如图也基本一致，波形如图2所示。所示。 图图1 1 传传感器放置位置感器放置位置图图2 2 特高特高频频信号信号110放放电电源精确定位源精确定位1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法采用时差定位方法，对该两处电磁波信号进行定位，精确查找放电源位置。两传感器分别放置于位置1、位置2和位置3，检测电磁波信号如图1和图2所示。图1所示位置2信号（黄色）超前位置1信号（蓝色）约5ns；图2所示位置2信号（蓝色）超前位
38、置3信号（蓝色）约13ns，现场测量位置1与位置2距离约1.5米，位置2与位置3间距约4.3米。经过分析计算，信号源位于位置2和位置3之间，距离位置2（A相盆式绝缘子）约20cm处。图图1 1 位置位置1 1和和2 2时间时间差差图图2 2 位置位置2 2和和3 3时间时间差差111解体解体检查检查情况情况1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法在拆解母线支撑绝缘子时，发现A相支撑绝缘子表面有很多小孔，最大两个直径约1mm1.5mm的小孔，如图1所示，且该绝缘子位于特高频定位的放电源处。 图图1 1 支持支持绝缘绝缘子缺陷子缺陷112返厂返厂
39、试验试验情况情况1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷 检测分析方法检测分析方法5月29日，在新东北公司对更换下的三相盆式绝缘子和7只支持绝缘子进行试验，试验项目包括工频耐压、局放测试和X光探伤。 1）工频耐压试验：0.4MPaSF6气体中，460kV/1min试验通过。2）局放测试：0.4MPaSF6气体中，A相支持绝缘子在175kV电压下局放量200pC，局放超标。其他6只局放无异常。3）X光探伤：A相支持绝缘子内部有微小裂纹。113 1)1)支支持持绝绝缘缘子子内内部部裂裂纹纹或或气气隙隙缺缺陷陷一一般般由由浇浇注注或或固固化化过过程程中中内内部部受受热热不不
40、均均或或真真空空度度不不够够造造成成，该该类类缺缺陷陷在在运运行行过过程程中中会会产产生生局局部部放放电电，长长期期运行下会加速绝缘件内部老化，最终形成贯穿性放电通道，发生击穿运行下会加速绝缘件内部老化，最终形成贯穿性放电通道，发生击穿。 2)2)相相关关标标准准及及反反措措要要求求，GIS、SF6断断路路器器设设备备内内部部的的绝绝缘缘操操作作杆杆、盆盆式式绝绝缘缘子子、支支撑撑绝绝缘缘子子等等部部件件必必须须经经过过局局部部放放电电试试验验方方可可装装配配，要要求求在试验电压下单个绝缘件的局部放电量不大于在试验电压下单个绝缘件的局部放电量不大于3pC。 3)3)制制造造厂厂应应加加强强标标
41、准准和和反反措措的的执执行行力力度度，加加强强绝绝缘缘件件等等关关键键组组部部件件的的产产品品质质量量管管控控，重重点点做做好好绝绝缘缘操操作作杆杆、盆盆式式绝绝缘缘子子、支支撑撑绝绝缘缘子子等等绝绝缘缘件件的的交交流流耐耐压压、局局放放测测试试、X光光探探伤伤等等试试验验项项目目；关关键键组组部部件件出出厂厂时时都都应应有各自生产编号，便于对产品生产、试验、运输等环节进行追溯有各自生产编号，便于对产品生产、试验、运输等环节进行追溯。1、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷经验体会经验体会114 2010 2010年年3 3月月2222日，江日，江苏苏省省电电力力试验
42、试验研究院使用特高研究院使用特高频频法、法、超声波法和超声波法和SF6SF6气体成分气体成分检测检测法在法在对对某某220kVGIS220kVGIS带电检测时带电检测时，在某在某间间隔隔B B相出相出线线的三个盆式的三个盆式绝缘绝缘子子处处均均测测量到量到较较强强的特高的特高频频局放信号，超声波法和局放信号，超声波法和SF6SF6气体成分分析法均气体成分分析法均为测为测量到可量到可疑信号。疑信号。 随着信号的逐步随着信号的逐步变变大，大，对对存在疑似信号的存在疑似信号的绝缘绝缘子子进进行行了解体更了解体更换处换处理。由于理。由于处处理及理及时时准确，避免了重大事故的准确，避免了重大事故的发发生
43、。生。2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷案件经过案件经过115特高频法测量到的信号如图2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷检测分析方法检测分析方法116 通通过对过对局放信号局放信号传传播衰减比播衰减比较较法法进进行初步判断，行初步判断，结结果表明，位果表明，位置置G处处的异常信号幅的异常信号幅值值最大，最大，如如图图： 然然后后在在存存在在疑疑似似信信号号的的绝绝缘缘子子处处安安装装了了局局部部放放电电特特高高频频在在线线监监测测系系统统，进进行行24小小时时监监控控。一一直直持持续续到到6月月份份，发发现现信信号
44、号在在逐逐步步增增大大，随即决定解体更换存在疑似信号部位的随即决定解体更换存在疑似信号部位的F、G、H的盆式绝缘子。的盆式绝缘子。2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷检测分析方法检测分析方法117 对更换后的对更换后的F、G、H进行进行X光探伤、耐压、局部放光探伤、耐压、局部放电试验，结果表明电试验，结果表明F、H盆子通过盆子通过X光探伤、耐压、局光探伤、耐压、局部放电试验，而部放电试验，而G号盆子仅通过了耐压试验，在其内部号盆子仅通过了耐压试验，在其内部发现浇口下部发现一条长约发现浇口下部发现一条长约150mm、直径约为、直径约为2mm的的气泡，其局部放
45、电量为气泡，其局部放电量为2.37nC，如图所示。，如图所示。2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷检测分析方法检测分析方法118对其进行解体后可见明显的气泡，如图所示：(a)(b)2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷检测分析方法检测分析方法119 1) 1) 在在对对GIS进进行行带带电电检检测测时时，应应同同时时使使用用多多种种方方法法。这这是是因因为为不不同同的的方方法法有有不不同同的的有有效效检检测测范范围围，如如绝绝缘缘子子内内部部气气泡泡缺缺陷陷，仅仅有有特特高高频频法法能能检检测测到到放放电电信信号号，超超
46、声声波波法法、气气体体成分未检测到可疑信号。成分未检测到可疑信号。 2) 2) 应应加加强强驻驻厂厂监监造造和和出出厂厂试试验验见见证证工工作作，避避免免存存在在重重大大缺陷的设备进入电网。缺陷的设备进入电网。 3) 3) 应应加加强强带带电电检检测测技技术术培培训训，增增加加相相关关技技术术人人员员的的现现场场经验，提高带电检测工作的有效性和效率等。经验，提高带电检测工作的有效性和效率等。2、特高频检测特高频检测GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷盆式绝缘子内部气隙缺陷经验体会经验体会120 2010年6月2日，试验人员在对一110kV GIS进行局部放电检测时，发现110kV#1母线上备用六间隔-
47、1刀闸A相下方有较强局放信号，经分析有较强的危害性。对GIS设备进行了解体检查，发现信号异常部位所对应的支撑绝缘子内部有一明显裂纹，若继续运行，很可能导致绝缘子断裂，造成母线接地、停电事故。本次GIS的隐患排查工作，不仅消除了该GIS设备的重大安全隐患，避免了重大设备事故的发生。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷案件经过案件经过121使用仪器为PDM2000超声、超高频测试仪，特高频测得明显的放电信号，经仪器自动判断为尖端放电，但从波形来看，还具有一定的100Hz相关性，如图1所示：3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检
48、测分析方法122超声波信号图谱的双极性特征较明显，但也存在两撮不大一样的特征，如图2所示，根据经验判断，应为连接松动引起的悬浮放电，同时伴随有尖端放电现象，信号较明显，具有一定的危害性。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法123 为进一步确保该GIS设备局部放电测试结果的正确性，并对放电点进行精确定位， 2010年6月18日，使用德国DOBLE公司的超高频局放测试仪和AIA超声局放设备， 对GIS设备信号异常部位进行了第二次复测。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法1243、特高频检测特
49、高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法125通过对备用六间隔附近两条母线上的6个盆式绝缘子进行超高频信号测量，结果显示备用六间隔两侧#1母线上的两个盆式绝缘子上超高频放电信号最强，其他盆子上的信号稍弱，因此确定了放电气室为这两个盆式绝缘子之间的#1母线上备用六间隔所在气室用AIA超声局放检测仪对放电气室进行逐点测试，测试结果显示放电信号最强点出现在#1母线上备用六间隔-1刀闸A相下方，其信号较其他部位有明显增长，具体位置如图所示。所测最大超声信号峰值达38mv，且具有较强的100Hz相关性，对信号进行相位模式分析，信号图谱与标准的悬浮放电图谱较为相似，初步诊
50、断为悬浮放电类型3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法1263、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法127 为了进一步确定缺陷原因，2010年7月22日，将更换的绝缘部件进行了返厂检测、试验，试验情况如下：A相支柱绝缘子在进行X光探伤时，发现绝缘子内部有明显裂纹（见图6），裂纹由嵌件与绝缘子结合处开始，自内而外，但还未发展到绝缘子表面，因此，由外部无法观察到裂纹。B相支柱绝缘子正常。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法1283、特高频检测特
51、高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法129 经查阅相关原始资料，该产品在出厂前已经过X光探伤、局放检测等试验，未发现绝缘子有缺陷，分析绝缘子裂纹产生的原因应为安装工艺不良，导致此处A相支柱绝缘子在对接过程中受力产生损伤，且长期处于径向不平衡力的作用，不断发展并导致产生裂纹，引起局部放电。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷检测分析方法检测分析方法1301 1）超高频局放检测设备灵敏度高，能够在距离放电点较远的间隔检测到异常信号，适用于整个GIS设备的快速巡检；但所测信号强度与测试点和放电源的距离变化关系不明显，精确定位放电源位
52、置较困难；可采用两个传感器和示波器配合定位缺陷位置，但有一定误差。2)超声局放检测设备所测信号在放电源位置较强，偏离放电位置后信号明显减弱，适用于局放异常位置的精确定位。3、特高频检测特高频检测GIS支柱绝缘子裂纹支柱绝缘子裂纹缺陷缺陷经验体会经验体会131 2011年年5月月27日，上海市电力公司检修人员发现日，上海市电力公司检修人员发现220kV某站某站3号主变号主变110kV C相的断路器室附近存在异常相的断路器室附近存在异常的特高频信号。经过特高频时间差定位及气体成份分析确的特高频信号。经过特高频时间差定位及气体成份分析确定放电源位于定放电源位于C相的断路器内部。相的断路器内部。 20
53、11年年6月月10日，对日，对3号主变号主变110KV断路器断路器C相进行相进行解体维护。更换新的部件之后，站内之前的特高频信号消解体维护。更换新的部件之后，站内之前的特高频信号消失。失。 由于处理及时正确，避免了重大事故的发生。由于处理及时正确，避免了重大事故的发生。4、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘内部缺陷缘内部缺陷 案件经过案件经过1324、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘内部缺陷缘内部缺陷 检测分析方法检测分析方法 经特高频时间差定位分析，发现在经特高频时间差定位分析，发现在3号主变号主变110kV C相的断路相的断路器
54、室内部存在一个局放源，位置参见图器室内部存在一个局放源，位置参见图(a)。相比传感器。相比传感器1，传感，传感器器2检测的信号在时间上超前，而且幅值大于前者检测的信号在时间上超前，而且幅值大于前者,其信号参见图其信号参见图(b).主变110kVC相断路器特高频检测传感器2测得的特高频信号133 为了对前面局放检测仪检测的结果进行确认，为了对前面局放检测仪检测的结果进行确认，110kV断路器气室断路器气室进行了气体成分取样分析。进行了气体成分取样分析。 由于由于3号主变号主变110KV断路器室的三相是相互连通的，所以先分析断路器室的三相是相互连通的，所以先分析三相气室的成分，然后逐一分析各相气室
55、。气体成分分析的最终结果，三相气室的成分，然后逐一分析各相气室。气体成分分析的最终结果，如表所示。如表所示。硫化硫化氢氢H2S一氧化碳一氧化碳CO二氧化硫二氧化硫SO2三相三相3.43.435350 0A A相相0.70.745450 0B B相相1.61.654540 0C C相相3.83.868680 0气体成分分析结果 由由气气体体成成分分分分析析结结果果可可以以得得到到，3号号主主变变110KV断断路路器器C相相间间隔隔内存在放电源。这与前面局放检测分析的结果是一致的。内存在放电源。这与前面局放检测分析的结果是一致的。4、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘
56、内部缺陷缘内部缺陷 检测分析方法检测分析方法134 对对上上部部和和下下部部盆盆式式绝绝缘缘子子及及绝绝缘缘套套筒筒进进行行局局放放实实验验，试试验验电电压压升升至至250KV，均均未未发发现现明明显显的的局局放放；最最后后，对对绝绝缘缘拉拉杆杆进进行行局局放放实实验验，为为了了与与断断路路器器现现场场运运行行的的情情况况吻吻合合，将将绝绝缘缘拉拉杆杆与与屏屏蔽蔽罩罩等等组组装装起起来来，边边缘缘进进行行光光滑滑处理之后一并放入实验腔体进行实验，处理之后一并放入实验腔体进行实验， 为为了了验验证证检检测测结结果果和和检检修修的的准准确确性性，上上海海市市电电力力公公司司将将拆拆卸卸下下来来的的
57、断断路路器器部部件件进进行行X光光探探伤伤和和常常规规局局放放试试验验，研研究究其其缺缺陷陷特特征征和和放放电电特特性性，并并与与现现场场检检测测结结果果进进行行比比较较. 综综合合故故障障断断路路器器的的X光光探探伤伤和和局局放放实实验验，可可以以得得到到，该断路器的绝缘拉杆存在绝缘缺陷。该断路器的绝缘拉杆存在绝缘缺陷。 X X光光探探伤伤结结果果显显示示，断断路路器器中中拆拆卸卸下下来来的的各各绝绝缘缘部部件件均未发现明显的缺陷痕迹。均未发现明显的缺陷痕迹。4、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘内部缺陷缘内部缺陷 检测分析方法检测分析方法135 将将绝缘绝缘拉
58、杆沿拉杆沿轴轴向剖开向剖开,如如(a)所示。所示。对对照断路器照断路器组组装之后的装之后的结结构构组组成，可以看到，成，可以看到，绝缘绝缘拉杆上放拉杆上放电电通道的起始点与高通道的起始点与高压压端屏蔽罩端屏蔽罩边缘边缘的位置是的位置是对应对应的，如的，如图图(b)所示。所示。(a)(b) 可以看到，放电通道位于绝缘拉杆壁内，从绝缘拉杆最靠近高可以看到，放电通道位于绝缘拉杆壁内，从绝缘拉杆最靠近高压屏蔽罩处开始的，逐步向低压侧生长发展，如不及时采取措施，必压屏蔽罩处开始的，逐步向低压侧生长发展，如不及时采取措施，必将导致重大的绝缘击穿事故。将导致重大的绝缘击穿事故。4、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘内部缺陷缘内部缺陷 检测分析方法检测分析方法1361 1）对对于于断断路路器器进进行行局局放放检检测测时时，应应注注意意采采用用多多种种检检测测技技术术进进行行相相互互验验证证，气气体体成成份份分分析析是是局局放检测一种有益的补充。放检测一种有益的补充。2 2）对对于于绝绝缘缘内内部部放放电电形形成成的的缺缺陷陷痕痕迹迹，采采用用X光探伤技术难以探测到。光探伤技术难以探测到。4、特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝断路器绝缘内部缺陷缘内部缺陷 经验体会经验体会137
