GIS局部放電檢測方法及原理

1、gis 局部放電在線檢測特點：實時在線，對設(shè)備重點部位進(jìn)行不間斷監(jiān)測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳感器(天線)，放大器，信號過濾器，采集卡，工頻信號觸發(fā)器，工業(yè)控制計算機，機柜，局部放電故障分析軟件，高精度數(shù)字示波器（選配），高頻電纜，機械附件。方法：1. 超高頻檢測法 (uhf 法) 原理：gis 發(fā)生絕緣故障的原因是其內(nèi)部電場的畸變，往往伴隨著局部放電現(xiàn)象，產(chǎn)生脈沖電流，電流脈沖上升時間及持續(xù)時間僅為納秒( ns ) 級，該電流脈沖將激發(fā)出高頻電磁波， 其主要頻段為 0.33ghz，該電磁波可以從 gis 上的盤式絕緣子處泄露出來， 采用超高頻傳感器 (頻段為 0.33ghz )測量絕緣縫隙處的電磁波，然

2、后根據(jù)接收的信號強度來分析局部放電的嚴(yán)重程度。優(yōu)點:可以帶電測量，測量方法不改變設(shè)備的運行方式，并且可以實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。可有效地抑制背景噪聲，如空氣電暈等產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般均較低,超高頻方法可對其進(jìn)行有效抑制?？垢蓴_能力強。缺點：僅僅能知道發(fā)生了故障，但不能對發(fā)生故障的點進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。而且目前沒有相應(yīng)的國際及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，不能給出一個放電量大小的結(jié)果。目前難點：主要問題在于如何進(jìn)一步提高靈敏度,解決各種干擾問題， 進(jìn)一步實現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。應(yīng)用：2. 超聲波法原理：gis 內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號的時候，會產(chǎn)生沖擊的振動及聲音，gis 局部放電會產(chǎn)生聲波，其類型包括縱波、橫波和表面波。縱波通過氣體

3、傳到外殼、橫波則需要通過固體介質(zhì)（比如絕緣子等）傳到外殼。通過貼在gis 外殼表面的壓電式傳感器接收這些聲波信號，以達(dá)到監(jiān)測gis 局放的目的。因此可以用在腔體外壁上安裝的超聲波傳感器來測量局部放電信號。優(yōu)點：傳感器與gis 設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾。設(shè)備使用簡便，技術(shù)相對比較成熟，現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗比較豐富，可不改變設(shè)備的運行方式進(jìn)行帶電測量， 由于測量的是超聲波信號， 因此對電磁干擾的抗干擾能力比較強，可以對缺陷進(jìn)行定位。缺點：聲音信號在氣體中的傳輸速率很低 (約 140m/s )，且信號中的高頻部分衰減很快， 信號通過不同介質(zhì)的時候傳播速率不同，且在不同材料的邊界處會產(chǎn)生反

4、射， 因此信號模式變得很復(fù)雜。 另外傳感器監(jiān)測有效范圍較小，對大型設(shè)備器需要眾多的傳感器，現(xiàn)場應(yīng)用較為不便。實際應(yīng)用中存在的問題：（1）無法區(qū)分放電信號和干擾信號。gis 的 pt 噪聲大，無法區(qū)分其中的放電信號和振動噪聲信號；對于戶外gis，環(huán)境噪聲很大，對超聲檢測干擾很大。（2）靈敏度低。 無論縱波還是橫波， 在 gis 內(nèi)部傳播過程中， 衰減很大， 因此，超聲法對金屬顆粒外的其他類型放電靈敏度低。（3）操作不便。需要通過粘結(jié)劑將傳感器貼在gis 殼體表面，粘貼的效果和操作者的晃動對測量效果影響很大。3. 超高頻和超聲波聯(lián)合法結(jié)構(gòu)：g i s 局部放電超高頻和超聲波聯(lián)合法的步驟：1.在 g

5、is 盆式絕緣子處放置uhf 傳感器，進(jìn)行超高頻檢測，進(jìn)行電磁波信號的測量，判斷是否存在電磁波信號。2.使用超聲傳感器逐點進(jìn)行聲信號檢測，判斷是否存在聲信號。之后根據(jù)出現(xiàn)的幾種具體情況進(jìn)行進(jìn)一步的分析判斷。處理方法：如果電信號和聲信號都存在，則使用超高頻法根據(jù)盆式絕緣子的位置進(jìn)行粗略定位 ， 同時使用超聲法進(jìn)行精確定位，如果兩者都定位到同一個gis 腔體且表現(xiàn)一致， 則判斷該腔體內(nèi)部存在放電故障，具有絕緣缺陷， 應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行進(jìn)一步跟蹤檢測或采取相應(yīng)措施。如果只測量到了超高頻電磁波信號而沒有超聲波信號，則應(yīng)通過改變uhf傳感器的位置擺放和傳感器的方向性及信號的頻率分布，判斷是否是周圍設(shè)備發(fā)

6、生了局部放電或者是否存在另外的干擾源，并對gis 設(shè)備進(jìn)行重點跟蹤觀察。如果超聲波法測量到了聲信號而超高頻法沒有測量到電磁波信號，則在使用超聲法在超聲信號最大的部位進(jìn)行精確定位。通過具體位置及設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，是否是設(shè)備本身的正常振動或者是設(shè)備的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致超高頻信號衰減很大，不能通過檢測位置測量到。并對設(shè)備進(jìn)行重點跟蹤觀察。優(yōu)點：同時提取局部放電信號的uhf 信號和超聲信號， 通過對兩種信號的對比分析，能更加有效地排除現(xiàn)場干擾， 提高局部放電定位精度和缺陷類型識別的準(zhǔn)確性，有利于發(fā)現(xiàn)并確定絕緣缺陷。關(guān)鍵：傳感器和放大器的選擇，工控機部分的設(shè)計和相關(guān)軟件的實現(xiàn)。便攜式 gis 局部放電檢測系統(tǒng)系統(tǒng)

7、構(gòu)成：便攜式 : 天線，放大器，信號過濾器，采集卡，放電模擬器，便攜式工控機，單機版局部放電故障分析軟件，高精度數(shù)字示波器（選配），高頻電纜，機械附件。原理：頻檢測法 (uhf 法) 放電點定位幾種技術(shù)：信號幅值比較法把傳感器分別放在gis 的各個盆式絕緣子處。比較各處所測到的信號的大小，信號最大的盆式絕緣子的位置即為靠近放電點的位置。優(yōu)點：一般只需要一個uhf 探頭，操作簡單、方便，對于每次放電信號相對穩(wěn)定、uhf 信號幅值衰減比較明顯的放電源，該方法較為有效。信號先后比較法依據(jù) uhf 信號到達(dá) uhf 探頭的先后順序判斷放電點的具體位置。改變uhf 探頭的位置，逐漸縮小測量點距放電點的距

8、離，最終確定放電點。平分面法采用兩個uh f 探頭同時進(jìn)行測量， 過改變兩個u hf 探頭的具體位置使其時間差為零此時 兩個 uhf 探頭之間的平面為放電點所在平面重復(fù)上述操作可以依次得到另外兩個放電點平面3 個放電點平面的交點即為放電點的具體位置。時間差計算法采用多探頭和多通道數(shù)字示波器同時進(jìn)行測量時間差計算法的基本原理是分別計算各探頭獲得的uhf 信號時間差并根據(jù)電磁波的傳播速度通過計算得出放電點。超聲波法當(dāng) gis 發(fā)生擊穿放電時由事先安裝在gis 外殼上不同位置處的聲學(xué)傳感器捕捉放電時產(chǎn)生的聲壓信號 并產(chǎn)生光信號， 光信號通過光纖傳輸?shù)街醒胩幚矸治鰡卧?。在中央處理分析單元的屏幕上顯示各

9、傳感器接收到聲音信號的時間。顯然，越早接收到信號的傳感器離放電位置越近。初始定位后， 可通過重新布置傳感器的位置和重新試驗使傳感器接近放電點，直到達(dá)到理想的精確度為止。超高頻和超聲波聯(lián)合法超聲波原理原 理：采用超高頻技術(shù)、因特網(wǎng)接入技術(shù)、hmi 后臺處理軟件)采用聲電聯(lián)合定位法進(jìn)行絕緣缺陷定位,先用多路超高頻初步定位,再用多路聲電聯(lián)合定位,能進(jìn)一步提高局部放電定位的精度。11局放產(chǎn)生的原因gis 中局放產(chǎn)生的原因有幾種1:絕緣體內(nèi)部存在自由移動的金屬微粒;絕緣體內(nèi)或高壓導(dǎo)體上存在針尖狀突出物 ;由于制造原因在絕緣表面上可能存在固定的微粒;附近存在懸浮電位體或?qū)w間連接點接觸不好;輕微局放或制造

10、時造成絕緣體內(nèi)部或表面存在氣隙、裂紋等。12gis 中局放的監(jiān)測方法1 1 脈沖電流法1 2 超高頻檢測法1 3 超聲波檢測法1. 4 超高頻與超聲波的聯(lián)合檢測3 1 a 類絕緣缺陷 ： 母線上 有突 出物3 。 2 b 類絕緣缺陷： 內(nèi)壁上有突出物3 _ 3 c 類絕緣缺陷 ： 絕緣盆子 表面有金屬微粒3 4 d 類絕緣缺陷：絕緣盆子內(nèi)部有氣泡3 5 e 類絕緣缺陷：自由微粒( 1 ) 超聲波檢測法對金屬尖端、 自由金屬顆粒、懸浮電位等缺陷具有較高的靈敏性而對絕緣子氣泡和絕緣子表面顆粒等缺陷不敏感。超聲波檢測法抗干擾能力強1 功能和特點( 1 ) 在線檢測，不影響 g i s 的正常運行；(

11、 2 ) g i s 體外傳感，不需拆動gi s 的任何部件；( 3 ) 抗干擾能力強，采用特高頻電磁波傳感，避開了電力系統(tǒng)中電暈放電等主要電磁干擾信號的頻段 ：( 4 ) 檢測靈敏度高，能夠檢測到1 0 p c 的局部放電；( 5 ) 具有定位功能，定位精度能夠達(dá)到正負(fù)1 米以內(nèi)；( 6 ) 操作靈活方便，可移動手持式傳感器便于各種位置的測量和信號比較；( 7 ) 體積小，重量輕， 設(shè)備簡單，價格便宜，不需專用的試驗變壓器及其他設(shè)備。g i s設(shè)備在制造、使用過程中均可能使設(shè)備內(nèi)部有電極表面臟污，毛刺、自由粒子、接觸不良引起浮電位等缺陷。上述缺陷導(dǎo)致、gis在高電壓下造成內(nèi)部電場畸變，該畸變電場發(fā)展到一定程度， 便形成gis 內(nèi)部的絕緣故障。 g i s 發(fā)生絕緣故障的原因是其內(nèi)部電場的畸變，而該畸變往往伴隨著局部放電現(xiàn)象，局部放電是電氣絕緣中局部區(qū)域的電擊穿，伴隨有正負(fù)電荷的中和，產(chǎn)生脈沖電流，電流脈沖上升時間及持續(xù)時間僅為納秒( n s ) 級， 該電流脈沖將激發(fā)出高頻電磁波，其主要頻段為0.3 3g