《氣體絕緣金屬封閉設(shè)備擊穿定位試驗導(dǎo)則》

ICS29.180

K41

T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)

T/CECXXXXX—XXXX

氣體絕緣金屬封閉設(shè)備擊穿定位試驗導(dǎo)

則

Testguideforgasinsulatedswitchgearbreakdownlocatingdevice

點擊此處添加與國際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

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目??次

前??言.............................................................錯誤！未定義書簽。

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4試驗條件...........................................................................1

4.1被試設(shè)備.......................................................................1

4.2環(huán)境要求.......................................................................2

4.3安全要求.......................................................................2

5試驗裝置...........................................................................2

5.1概述...........................................................................2

5.2超聲波法擊穿定位裝置...........................................................2

5.3行波法擊穿定位裝置.............................................................3

5.4功能要求.......................................................................3

6試驗方法...........................................................................4

6.1布點原則.......................................................................4

6.2試驗勘查.......................................................................4

6.3裝置安裝.......................................................................5

6.4試驗步驟.......................................................................5

7結(jié)果判斷...........................................................................5

附錄A（資料性）擊穿定位的試驗原理...................................................6

附錄B（資料性）擊穿放電的典型圖譜...................................................7

附錄C（資料性）擊穿定位裝置的安裝方法...............................................8

附錄D（資料性）行波法擊穿定位的計算方法.............................................9

II

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氣體絕緣金屬封閉設(shè)備擊穿定位試驗導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了氣體絕緣金屬封閉設(shè)備擊穿定位的試驗條件、試驗裝置、試驗方法及結(jié)果判斷方面的

技術(shù)要求。

本文件適用于額定電壓72.5kV~1100kV的氣體絕緣金屬封閉設(shè)備（以下簡稱“被試設(shè)備”）耐壓試

驗期間的擊穿定位，包括氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS/HGIS）及氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）。

氣體絕緣金屬封閉設(shè)備運行期間的擊穿定位可參照執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB4943.1信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

超聲波法擊穿定位裝置breakdownlocatoronultrasonic

在進(jìn)行氣體絕緣金屬封閉設(shè)備耐壓試驗時，通過采集被試設(shè)備殼體表面超聲波信號實現(xiàn)擊穿定位的

裝置。

3.2

行波法擊穿定位裝置breakdownlocatorontravelingwave

在進(jìn)行氣體絕緣金屬封閉設(shè)備耐壓試驗時，通過采集被試設(shè)備暫態(tài)電壓行波實現(xiàn)擊穿定位的裝置。

4試驗條件

4.1被試設(shè)備

被試設(shè)備要求如下：

a)被試設(shè)備應(yīng)完全安裝好并充以合格的絕緣氣體，各氣室應(yīng)充氣到相應(yīng)額定壓力；

b)被試設(shè)備金屬外殼及接地引線應(yīng)可靠接地；

c)被試設(shè)備金屬外殼應(yīng)清潔、無覆冰等；

d)被試設(shè)備上應(yīng)無各種外部作業(yè)。

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4.2環(huán)境要求

擊穿定位試驗的環(huán)境要求如下：

a)被試設(shè)備及擊穿定位裝置周圍溫度應(yīng)不低于5℃、空氣相對濕度應(yīng)不高于80%；

b)應(yīng)避免在雨、雪、霧、露天氣條件下進(jìn)行試驗；

c)應(yīng)避免干擾源、大型設(shè)備振動及人員頻繁走動帶來的影響。

4.3安全要求

擊穿定位試驗人員的安全要求如下：

a)應(yīng)與電力設(shè)備的帶電部分保持足夠的安全距離；

b)應(yīng)熟悉被試設(shè)備結(jié)構(gòu)，避開被試設(shè)備防爆口或壓力釋放口；

c)被試設(shè)備進(jìn)行操作時，不應(yīng)在其外殼上進(jìn)行工作；

d)現(xiàn)場出現(xiàn)明顯異常情況時（如帶電設(shè)備異音、電壓波動、系統(tǒng)接地等），應(yīng)立即停止工作并撤

離現(xiàn)場。

5試驗裝置

5.1概述

擊穿定位試驗的原理是采用超聲波法、行波法等方法定位出被試設(shè)備發(fā)生擊穿放電的氣室，見附錄

A。試驗裝置可分為超聲波法擊穿定位裝置、行波法擊穿定位裝置等，其中超聲波法擊穿定位裝置可分

為就地型、網(wǎng)絡(luò)型等。

5.2超聲波法擊穿定位裝置

5.2.1就地型超聲波法擊穿定位裝置

就地型超聲波法擊穿定位裝置由多個相互獨立的檢測單元組成。當(dāng)被試設(shè)備發(fā)生擊穿放電后，布置

在被試設(shè)備上的每個檢測單元就地顯示出其測到的超聲波信號幅值，通過人工巡視比對各檢測單元顯示

的幅值大小來定位擊穿點。每個檢測單元由超聲波傳感器、信號處理模塊、信號顯示模塊等構(gòu)成。

圖1就地型超聲波法擊穿定位裝置結(jié)構(gòu)

5.2.2網(wǎng)絡(luò)型超聲波法擊穿定位裝置

網(wǎng)絡(luò)型超聲波法擊穿定位裝置由檢測單元、通訊模塊（有線或無線通訊模塊）、檢測主機等組成。

各個檢測單元通過通訊模塊將超聲波信號數(shù)據(jù)上傳至檢測主機，由檢測主機比對分析各檢測單元的信號

幅值大小、時差等來定位擊穿點。

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a）有線通訊方式

b）無線通訊方式

圖2網(wǎng)絡(luò)型超聲波法擊穿定位裝置結(jié)構(gòu)

5.3行波法擊穿定位裝置

行波法擊穿定位裝置由行波電壓傳感器、監(jiān)測終端、存儲控制單元等組成。

圖3行波法擊穿定位裝置結(jié)構(gòu)

5.4功能要求

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5.4.1通用功能

擊穿定位裝置的通用功能要求如下：

a)應(yīng)符合GB4943.1的相關(guān)規(guī)定；

b)應(yīng)提供擊穿信號圖譜，見附錄B；

c)不應(yīng)因電源中斷、快速或緩慢振動、跌落等情況丟失已記錄的檢測數(shù)據(jù)；

d)不應(yīng)因外部訪問而刪除已記錄的檢測數(shù)據(jù)；

e)不應(yīng)提供人工刪除和修改記錄數(shù)據(jù)的功能；

f)按任意一個開關(guān)或按鍵，不應(yīng)丟失或刪除已記錄的信息；

g)應(yīng)具備檢測數(shù)據(jù)異常、檢測功能故障、通信中斷等異常情況報警功能；

h)應(yīng)具備自檢功能。

5.4.2超聲波法擊穿定位裝置功能

超聲波法擊穿定位裝置的基本功能要求如下：

a)應(yīng)具備擊穿信號觸發(fā)閥值設(shè)置功能，避免被試設(shè)備局部放電產(chǎn)生的超聲波信號干擾；

b)應(yīng)具備擊穿信號幅值顯示功能；

c)應(yīng)具備擊穿信號數(shù)據(jù)就地存儲及讀取功能；

d)宜具備時間同步功能；

e)網(wǎng)絡(luò)型的擊穿定位裝置檢測主機應(yīng)具備數(shù)據(jù)實時顯示和存儲功能。

5.4.3行波法擊穿定位裝置功能

行波法擊穿定位裝置的基本功能要求如下：

a)應(yīng)具備數(shù)據(jù)實時顯示和存儲功能；

b)應(yīng)能實時監(jiān)測被試設(shè)備上的暫態(tài)電壓、自動提取暫態(tài)電壓幅值；

c)應(yīng)能分析暫態(tài)電壓時頻特征、自動定位擊穿位置。

6試驗方法

6.1布點原則

6.1.1超聲波法擊穿定位裝置

超聲波法擊穿定位裝置的布點原則如下：

a)被試設(shè)備的每個氣室宜至少布置一個檢測單元；

b)對于長度大于30m的被試設(shè)備氣室，宜每30m增加布置一個檢測單元；

c)當(dāng)檢測單元數(shù)量不滿足上述要求時，可每間隔2~3個通氣型盆式絕緣子布置一個檢測單元；

d)檢測單元宜布置在被試設(shè)備筒體360°圓周中下部，且在同一角度上；

e)檢測單元的布置位置應(yīng)距離不通氣型盆式絕緣子、伸縮節(jié)、被試設(shè)備拐角處50cm以上。

6.1.2行波法擊穿定位裝置

行波法擊穿定位裝置的布點原則如下：

a)行波電壓傳感器應(yīng)布置在被試設(shè)備的氣室內(nèi)，且距離最近的出線套管不宜超過15m；

b)監(jiān)測終端應(yīng)固定在行波電壓傳感器外部的法蘭上。

6.2試驗勘查

擊穿定位試驗的勘查要求如下：

a)應(yīng)確定被試設(shè)備的氣室分布及耐壓范圍；

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b)應(yīng)確定擊穿定位裝置的安裝位置及數(shù)量；

c)若擊穿定位裝置需外部電源供電，應(yīng)確定外部電源與裝置的距離。

6.3裝置安裝

擊穿定位裝置的安裝要求如下：

a)應(yīng)根據(jù)被試設(shè)備的耐壓范圍確定擊穿定位裝置的安裝位置和數(shù)量；

b)擊穿定位裝置的安裝不應(yīng)改變被試設(shè)備本體的電氣聯(lián)接方式，不應(yīng)影響被試設(shè)備的密封性能、

絕緣性能、機械強度等，見附錄C；

c)超聲波法擊穿定位裝置的各檢測單元應(yīng)與被試設(shè)備外殼間均勻涂抹專用耦合劑并適當(dāng)施加壓

力，以盡可能減小檢測信號的衰減；

d)超聲波法擊穿定位裝置的各檢測單元應(yīng)與被試設(shè)備外殼保持相對靜止，宜采用綁扎的方式進(jìn)行

固定；

e)超聲波法擊穿定位裝置的各檢測單元在安裝完成后，應(yīng)記錄被試設(shè)備各氣室上安裝的檢測單元

編號。

6.4試驗步驟

擊穿定位試驗的步驟如下：

a)試驗前應(yīng)通過擊穿定位裝置自檢等方式確認(rèn)裝置檢測正常，且檢測范圍完全覆蓋被試設(shè)備的耐

壓范圍；

b)試驗前應(yīng)確認(rèn)擊穿定位裝置未記錄異常數(shù)據(jù)，如有異常數(shù)據(jù)應(yīng)及時排除裝置周圍可能的干擾源

或重新設(shè)置裝置的觸發(fā)閥值；

c)試驗期間應(yīng)安排人員對被試設(shè)備和擊穿定位裝置進(jìn)行監(jiān)護(hù)，其余無關(guān)人員、車輛及設(shè)備不應(yīng)進(jìn)

入試驗范圍；

d)被試設(shè)備發(fā)生擊穿后，應(yīng)立即存儲檢測數(shù)據(jù)并安排人員就地復(fù)核，但不應(yīng)觸碰被試設(shè)備或擊穿

定位裝置產(chǎn)生干擾信號。

7結(jié)果判斷

擊穿定位試驗的結(jié)果判斷原則如下：

a)超聲波法擊穿定位主要根據(jù)幅值比較法進(jìn)行擊穿點定位，判斷原則為信號幅值最大原則。必要

時可結(jié)合時差分析法進(jìn)行綜合分析，判斷原則為發(fā)生時刻最早原則。

b)行波法擊穿定位主要根據(jù)行波傳播至傳感器處的時差、行波在被試設(shè)備中的傳播速度等數(shù)據(jù)計

算獲得擊穿點位置，見附錄D。

c)判定擊穿點位置后，可對被試設(shè)備開展SF6氣體分解物檢測進(jìn)行分析驗證。由于每次的擊穿

放電能量不同，SF6氣體分解物含量也存在差異，故SF6氣體分解物分析法可輔助判斷，不應(yīng)

將是否檢測出分解物作為擊穿點的判斷原則。

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附錄A

（資料性）

擊穿定位的試驗原理

A.1超聲波法擊穿定位的試驗原理

在對被試設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗考核時，被試設(shè)備內(nèi)部缺陷的存在會誘發(fā)擊穿放電現(xiàn)象，常見的缺陷類

型有高壓導(dǎo)體或外殼上的突出物、絕緣子上的微?；驓馀荨腋‰姌O、自由微粒等，如圖A.1所示。

超聲波法擊穿定位原理是利用布置在被試設(shè)備上的多個超聲波傳感器，檢測被試設(shè)備擊穿放電過程

產(chǎn)生的超聲波信號，對其信號幅值、時間等信息計算分析定位擊穿點。

圖A.1超聲波法擊穿定位原理

A.2行波法擊穿定位的試驗原理

行波法擊穿定位適用于長度不小于50m的被試設(shè)備，其原理可分為雙端定位原理、單端定位原理

等。其中：

a)雙端定位原理是利用布置在被試設(shè)備兩端的行波電壓傳感器，檢測被試設(shè)備擊穿放電產(chǎn)生的暫

態(tài)電壓行波信號，根據(jù)行波傳播至兩端傳感器處的時差、行波傳播速度及兩端傳感器間距等數(shù)

據(jù)計算獲得擊穿點位置；

b)單端定位原理是利用布置在被試設(shè)備某一端的行波電壓傳感器，檢測被試設(shè)備擊穿放電產(chǎn)生的

暫態(tài)電壓行波及其反射行波信號，根據(jù)行波多次傳播至該傳感器處的時差、行波傳播速度等數(shù)

據(jù)計算獲得擊穿點位置。

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附錄B

（資料性）

擊穿放電的典型圖譜

B.1擊穿放電的典型電壓波形

發(fā)生擊穿放電時，典型電壓波形如圖B.1所示。

圖B.1擊穿放電的典型電壓波形

B.2擊穿放電的典型定位波形

發(fā)生擊穿放電時，典型定位波形如圖B.2所示。

圖B.2擊穿放電的典型定位波形

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附錄C

（資料性）

擊穿定位裝置的安裝方法

C.1超聲波法擊穿定位裝置

各檢測單元應(yīng)綁扎穩(wěn)固可靠，檢測期間不應(yīng)出現(xiàn)移位、滑落等現(xiàn)象，綁扎方式如圖C.1所示。

圖C.1檢測單元的綁扎方式

C.2行波法擊穿定位裝置

行波電壓傳感器安裝不應(yīng)改變被試設(shè)備本體的電氣聯(lián)接方式，不應(yīng)影響被試設(shè)備的密封性能、絕緣

性能、機械強度等，如圖C.2所示。

圖C.2行波電壓傳感器的安裝方式

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附錄D

（資料性）

行波法擊穿定位的計算方法

D.1雙端行波定位計算方法

當(dāng)t時刻在電壓為u時被試設(shè)備發(fā)生擊穿放電，將產(chǎn)生幅值與擊穿電壓相同、極性相反的暫態(tài)電壓

行波向被試設(shè)備兩端傳播，如圖D.1所示。Lss和Lsn分別為擊穿點與南北側(cè)傳感器之間的距離。通過

分別確定暫態(tài)電壓行波首次到達(dá)南北側(cè)傳感器的時刻ts和tn，再根據(jù)暫態(tài)電壓行波在被試設(shè)備中的傳

播速度v、南北側(cè)傳感器之間的距離L，可根據(jù)公式（1）計算得到Lss，從而定位擊穿點。

tstnvL

Lss

2（1）

圖D.1雙端行波定位示意圖

D.2單端行波定位計算方法

被試設(shè)備擊穿放電時產(chǎn)生的暫態(tài)電壓行波傳播過程如圖D.2所示。Ps和Pn分別為南北側(cè)套管端部，

Lts和Ltn分別為擊穿點與南北側(cè)套管端部之間的距離，Lis和Lin分別為南北側(cè)傳感器與同側(cè)套管端部

的距離。由于暫態(tài)電壓波形在南北兩側(cè)傳播規(guī)律基本一致，可僅對北側(cè)暫態(tài)電壓的傳播過程進(jìn)行分析，

且忽略傳播過程介質(zhì)損耗引起的波形衰減。當(dāng)tn時刻暫態(tài)電壓行波從擊穿點第一次傳播至北側(cè)傳感器、

繼續(xù)向Pn傳播時，由于Pn與架空線聯(lián)接、波阻抗發(fā)生突變，暫態(tài)電壓行波會在Pn處發(fā)生折反射，等

效電路如圖C.3所示。

圖D.2擊穿放電時暫態(tài)電壓行波傳播過程

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圖D.3套管端部和擊穿點處的等效電路圖

折反射系數(shù)α1和β1可根據(jù)公式（2）計算。其中：ZG為被試設(shè)備波阻抗，通常為數(shù)十歐姆；ZL為架

空線波阻抗，通常為數(shù)百歐姆；ZC為被試設(shè)備套管端部外殼對地波阻抗，通常為數(shù)千歐姆。幅值為-β1u

的反射暫態(tài)電壓行波從Pn處往南側(cè)傳播，在tr1時刻第二次到達(dá)北側(cè)傳感器，繼續(xù)傳播至擊穿點時再次

發(fā)生折反射。由于此時擊穿點對地短路，折反射系數(shù)可根據(jù)公式（3）計算，折射系數(shù)α2為0，反射系

數(shù)β2為-1，波形為全負(fù)反射。故幅值為β1u的反射暫態(tài)電壓行波再次向Pn處傳播，在td1時刻第三次到達(dá)

2

北側(cè)傳感器，