GIS局部放電檢測(cè)方法及原理

1、gis 局部放電在線檢測(cè)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)在線，對(duì)設(shè)備重點(diǎn)部位進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳感器(天線)，放大器，信號(hào)過濾器，采集卡，工頻信號(hào)觸發(fā)器，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，機(jī)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(jī)械附件。方法：1. 超高頻檢測(cè)法 (uhf 法) 原理：gis 發(fā)生絕緣故障的原因是其內(nèi)部電場(chǎng)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(shí)間及持續(xù)時(shí)間僅為納秒( ns ) 級(jí)，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(cè)量絕緣縫隙處的電磁波，然

2、后根據(jù)接收的信號(hào)強(qiáng)度來分析局部放電的嚴(yán)重程度。優(yōu)點(diǎn):可以帶電測(cè)量，測(cè)量方法不改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行方式，并且可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)?？捎行У匾种票尘霸肼?，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(duì)其進(jìn)行有效抑制?？垢蓴_能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：僅僅能知道發(fā)生了故障，但不能對(duì)發(fā)生故障的點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。而且目前沒有相應(yīng)的國(guó)際及國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，不能給出一個(gè)放電量大小的結(jié)果。目前難點(diǎn)：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(shí)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(hào)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沖擊的振動(dòng)及聲音，gis 局部放電會(huì)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(hào)，以達(dá)到監(jiān)測(cè)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(cè)量局部放電信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：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(jiǎn)便，技術(shù)相對(duì)比較成熟，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)比較豐富，可不改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行帶電測(cè)量， 由于測(cè)量的是超聲波信號(hào)， 因此對(duì)電磁干擾的抗干擾能力比較強(qiáng)，可以對(duì)缺陷進(jìn)行定位。缺點(diǎn)：聲音信號(hào)在氣體中的傳輸速率很低 (約 140m/s )，且信號(hào)中的高頻部分衰減很快， 信號(hào)通過不同介質(zhì)的時(shí)候傳播速率不同，且在不同材料的邊界處會(huì)產(chǎn)生反

4、射， 因此信號(hào)模式變得很復(fù)雜。 另外傳感器監(jiān)測(cè)有效范圍較小，對(duì)大型設(shè)備器需要眾多的傳感器，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為不便。實(shí)際應(yīng)用中存在的問題：（1）無法區(qū)分放電信號(hào)和干擾信號(hào)。gis 的 pt 噪聲大，無法區(qū)分其中的放電信號(hào)和振動(dòng)噪聲信號(hào)；對(duì)于戶外gis，環(huán)境噪聲很大，對(duì)超聲檢測(cè)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(duì)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(dòng)對(duì)測(cè)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(cè)，進(jìn)行電磁波信號(hào)的測(cè)量，判斷是否存在電磁波信號(hào)。2.使用超聲傳感器逐點(diǎn)進(jìn)行聲信號(hào)檢測(cè)，判斷是否存在聲信號(hào)。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(hào)和聲信號(hào)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(shí)使用超聲法進(jìn)行精確定位，如果兩者都定位到同一個(gè)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(cè)或采取相應(yīng)措施。如果只測(cè)量到了超高頻電磁波信號(hào)而沒有超聲波信號(hào)，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(hào)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(duì)gis 設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤觀察。如果超聲波法測(cè)量到了聲信號(hào)而超高頻法沒有測(cè)量到電磁波信號(hào)，則在使用超聲法在超聲信號(hào)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(dòng)或者是設(shè)備的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致超高頻信號(hào)衰減很大，不能通過檢測(cè)位置測(cè)量到。并對(duì)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤觀察。優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)提取局部放電信號(hào)的uhf 信號(hào)和超聲信號(hào)， 通過對(duì)兩種信號(hào)的對(duì)比分析，能更加有效地排除現(xiàn)場(chǎng)干擾， 提高局部放電定位精度和缺陷類型識(shí)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(jī)部分的設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件的實(shí)現(xiàn)。便攜式 gis 局部放電檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)

7、構(gòu)成：便攜式 : 天線，放大器，信號(hào)過濾器，采集卡，放電模擬器，便攜式工控機(jī)，單機(jī)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(jī)械附件。原理：頻檢測(cè)法 (uhf 法) 放電點(diǎn)定位幾種技術(shù)：信號(hào)幅值比較法把傳感器分別放在gis 的各個(gè)盆式絕緣子處。比較各處所測(cè)到的信號(hào)的大小，信號(hào)最大的盆式絕緣子的位置即為靠近放電點(diǎn)的位置。優(yōu)點(diǎn)：一般只需要一個(gè)uhf 探頭，操作簡(jiǎn)單、方便，對(duì)于每次放電信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定、uhf 信號(hào)幅值衰減比較明顯的放電源，該方法較為有效。信號(hào)先后比較法依據(jù) uhf 信號(hào)到達(dá) uhf 探頭的先后順序判斷放電點(diǎn)的具體位置。改變uhf 探頭的位置，逐漸縮小測(cè)量點(diǎn)距放電點(diǎn)的距

8、離，最終確定放電點(diǎn)。平分面法采用兩個(gè)uh f 探頭同時(shí)進(jìn)行測(cè)量， 過改變兩個(gè)u hf 探頭的具體位置使其時(shí)間差為零此時(shí) 兩個(gè) uhf 探頭之間的平面為放電點(diǎn)所在平面重復(fù)上述操作可以依次得到另外兩個(gè)放電點(diǎn)平面3 個(gè)放電點(diǎn)平面的交點(diǎn)即為放電點(diǎn)的具體位置。時(shí)間差計(jì)算法采用多探頭和多通道數(shù)字示波器同時(shí)進(jìn)行測(cè)量時(shí)間差計(jì)算法的基本原理是分別計(jì)算各探頭獲得的uhf 信號(hào)時(shí)間差并根據(jù)電磁波的傳播速度通過計(jì)算得出放電點(diǎn)。超聲波法當(dāng) gis 發(fā)生擊穿放電時(shí)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(shí)產(chǎn)生的聲壓信號(hào) 并產(chǎn)生光信號(hào)， 光信號(hào)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(hào)的時(shí)間。顯然，越早接收到信號(hào)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(yàn)使傳感器接近放電點(diǎn)，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(tái)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(dòng)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(diǎn)接觸不好;輕微局放或制造

10、時(shí)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(cè)方法1 1 脈沖電流法1 2 超高頻檢測(cè)法1 3 超聲波檢測(cè)法1. 4 超高頻與超聲波的聯(lián)合檢測(cè)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(cè)法對(duì)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(duì)絕緣子氣泡和絕緣子表面顆粒等缺陷不敏感。超聲波檢測(cè)法抗干擾能力強(qiáng)1 功能和特點(diǎn)( 1 ) 在線檢測(cè)，不影響 g i s 的正常運(yùn)行；(

11、 2 ) g i s 體外傳感，不需拆動(dòng)gi s 的任何部件；( 3 ) 抗干擾能力強(qiáng)，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(hào)的頻段 ：( 4 ) 檢測(cè)靈敏度高，能夠檢測(cè)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(dòng)手持式傳感器便于各種位置的測(cè)量和信號(hào)比較；( 7 ) 體積小，重量輕， 設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，不需專用的試驗(yàn)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(chǎng)畸變，該畸變電場(chǎng)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(chǎng)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(shí)間及持續(xù)時(shí)間僅為納秒( n s ) 級(jí)， 該電流脈沖將激發(fā)出高頻電磁波，其主要頻段為0.3 3g