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特高频法在GIS局部放电检测与定位上的应用

李鲁博;王荣亮;宋晓博

【摘要】特高频法因其抗干扰能力强,检测效率高,检测灵敏度高等优点,成为被广

泛用作GIS带电检测的主要手段.阐述了在GIS设备中运用特高频法检测的原理和

定位方法,结合某内部绝缘缺陷的案例对检测分析和定位过程进行详细介绍,提出了

判别缺陷类型的方法和策略,可为相关工作提供参考.

【期刊名称】《山西电力》

【年(卷),期】2018(000)002

【总页数】5页(P17-21)

【关键词】局部放电;带电检测;特高频

【作者】李鲁博;王荣亮;宋晓博

【作者单位】国网天津市电力公司检修公司,天津300000;国网天津市电力公司检

修公司,天津300000;国网天津市电力公司电力科学研究院,天津300000

【正文语种】中文

【中图分类】TM595

0引言

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有占地面积小、运行可靠性高、检修维护成

本低、受环境影响小等优点，在电力系统得到了广泛的应用。由于在设计、制造、

安装工艺方面的缺陷以及长期运行的原因，GIS设备内部会存在一系列导致局部放

电的因素，主要有高压导体上的突出物、金属外壳上的突出物、浮动电极、自由金

属微粒、绝缘子上的微粒、绝缘子中的气泡等。局部放电的发生会影响设备的绝缘

性能和使用寿命，严重时会导致事故的发生[1]。通过对GIS运行过程中发生的局

部放电进行检测，预先判断出缺陷的位置和故障类型，可有目的地切除故障，大大

提高检修的效率和系统稳定性。

目前，应用于GIS局部放电带电检测中较为成熟的技术有超声波局部放电检测和

特高频局部放电检测。相对超声信号在通过气体和绝缘子时衰减严重以及对绝缘子

气泡引起的局部放电不敏感等缺点，特高频法因其抗干扰能力强，检测效率高，检

测灵敏度高等优点被广泛用作主要检测手段[2-4]。

1特高频法检测GIS缺陷

1.1特高频法检测原理

当GIS设备内部存在局部放电时,击穿过程很快,会产生很陡的脉冲电流,其上升时间

在ns级，激发出频率高达300～3000MHz的特高频电磁波信号。GIS的同轴结

构相当于一个良好的波导，特高频电磁波信号在其内部传播时衰减很小，在经过盆

式绝缘子等非金属连接部位时,特高频电磁波信号会向外传播。特高频局部放电带

电检测就是根据局部放电所激发的电磁波的这些特性,利用内置或外置的特高频传

感器来接收电磁波信号并对其进行分析,从而判断缺陷类型和进行缺陷定位[5,6]。

1.2特高频局部放电定位方法

当检测到GIS内部存在有局部放电信号以后，需要结合局放信号的特征类型以及

设备的结构对放电源进行定位，分析判断缺陷的严重程度，从而做出准确的检修策

略。

1.2.1粗略定位

在现场GIS局放检测中，由于罐体连通，特高频信号可在内部向四面传播，因此

首先需要判断信号的来源方向。利用特高频电磁波信号在传播过程中的衰减，把传

感器分别放在各个盆式绝缘子处，比较各处检测信号的大小，信号最大的位置即为

靠近放电源的位置。

当多个盆式绝缘子处的放电信号幅值无明显差别时，可对相邻位置的信号进行先后

比较从而确定放电源位置。如图1所示，把传感器A放在一个信号明显的盆式绝

缘子上，把传感器B放在邻近的盆式绝缘子上及邻近空间不同位置，若A位置的

信号始终先到达，那么表明放电源就在传感器A所在的盆式绝缘子附近。反之，

若邻近盆式绝缘子中哪一处信号超前，则以该盆式绝缘子为中心，重复以上测量。

以此类推。

图1信号先后比较法定位

利用粗略定位方法能够方便地分辩信号的来源方向，判断信号来自哪个气室或者外

部，为进一步的检测分析提供依据。

1.2.2精确定位

如果在很大的空间范围内都能检测到放电信号，比如判断来自GIS外部的放电信

号的具体位置时，可采用平分面法进行精确定位。如图2所示，先根据粗略定位

的结果，选择一个方位，调整2个传感器的位置，直到2个传感器信号的时差为

零，说明2个信号同时到达。此时表明放电源处在A、B两点的平分面上，换一个

方位进行同样的测量，可得另一个平分面。通常在地面找到一个点后，可用同样的

方法在垂直高度定位出一点，即可确定三维空间的放电源。

若经粗略定位放电源位置在GIS内部某个气室，由于可检测位置有限，无法通过

平分面法定位，此时可采用时延定位。时延定位技术是根据所测信号的时间差与被

测信号的传播速度的乘积来计算放电源到传感器的距离。基于特高频时域信号的时

延定位即通过精确