特高频与超声波局放检测技术

1、20152015年年3 3月月 济南济南GISGIS特高频与超声波局部放电检测技术特高频与超声波局部放电检测技术主要内容主要内容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开展开展GIS局部放电检测的意义局部放电检测的意义随着电网建设的发展，随着电网建设的发展，GIS变电站的数量不断增加；变电站的数量不断增加；GIS的内部空间极为有限，工作场强很高，且绝缘裕度相的内部

2、空间极为有限，工作场强很高，且绝缘裕度相对较小；对较小；GIS内部一旦出现绝缘缺陷，极易造成设备故障，引起的内部一旦出现绝缘缺陷，极易造成设备故障，引起的停电时间较长，检修费用也很高；停电时间较长，检修费用也很高；国内已经发生了数起较为严重的国内已经发生了数起较为严重的GIS事故，过去那种认为事故，过去那种认为GIS设备免维护的观点已不被认同；设备免维护的观点已不被认同；CIGRE调查表明，调查表明，50以上的以上的GIS故障是可预先发现的；故障是可预先发现的；在在GIS的交接试验中监视局部放电信号，对运行中的的交接试验中监视局部放电信号，对运行中的GIS进行定期监测，均是保障安全运行的有效手

3、段进行定期监测，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基本概念 电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。 它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚也可能发生在绝缘体的

4、表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。 局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。力设备内部绝缘状态提供检测信号。GIS设备局部放电的起因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-

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悬浮放电分类：固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

6、中在一、三象限气隙放电模型图尖端放电尖端放电特点：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图分类：导体上的尖端壳体上的尖端GISGIS绝缘击穿的主要表现形式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局部放电检测技术局部放电检测技术 传统传统脉冲电流脉冲电流检测法：检测法：无法解

7、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； 特高频特高频检测法：检测法：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； 超声波超声波检测法：检测法：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。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

8、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300MHz），可沿波导方向无衰减），可沿波导方向无衰减地进行转播；地进行转播； 绝缘屏障会造成绝缘屏障会造成2dB信号衰减信号衰减 转角结构会造成转角结构会造成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

9、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 1、特高频局部检测仪的基本要求、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

10、；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3 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，并利用各高速示波器：可对特高频原始信

11、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；个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扰信号；掉干扰信号；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。成，同时能起到增强检测信号及固定传感器的作用。4、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

12、）谱图PRPD（局部放电相位分解）谱图（局部放电相位分解）谱图三、三、特高频局部放电检测方法及注意事项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、检测条件要求检测条件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；在检测时应最大限度保持测试周围信号的干净，在检测时应最大限度保持测试周围信号的干净，尽量减少人为制造出的干扰信号，例如：手机信尽量减少人为制造出的干扰信号，例如：

13、手机信号、照相机闪光灯信号、照明灯信号等；号、照相机闪光灯信号、照明灯信号等；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、安全注意事项 为确保安全生产，特别是

14、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: 检测时应勿碰勿动其它带电设备； 防止传感器坠落到GIS管道上，避免发生事故； 保证待测设备绝缘良好，以防止低压触电； 在狭小空间中使用传感器时，应尽量避免身体触碰GIS管道； 行走中注意脚下，避免踩踏设备管道； 在进行检测时，要防止误碰误动GIS其它部件；1.在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。4、 检测接线检测接线 在采用特高频法检测局部放电的过程中，应按在采用特高频法检测局部放电的过程中，应按照所使用的特高频局放检测仪操作说明，连接好照所使用的特高频局放检测仪操作说明，连接好传感

15、器、信号放大器、检测仪器主机等各部件，传感器、信号放大器、检测仪器主机等各部件，通过绑带（或人工）将传感器固定在盆式绝缘子通过绑带（或人工）将传感器固定在盆式绝缘子上，必要的情况下，可以接入信号放大器。上，必要的情况下，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5、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、

16、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

17、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、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）设备连接：按照设备接线图连接测试仪各部件，将传感器固定在盆）设备连接：按照设备接线图连接测试仪各部件，将传感器固定在盆式绝缘子上，将检测仪主机及传感器正确接地，电脑、检测仪主机连接式绝缘子上，将检测仪主机及传感器正确接地，电脑、检测仪主机连接电源，开机。电源，开机。2 2）工况检查：开机后，运行检测软件，检查主机与电脑通信状况、同）工况检查：开机后，运行检测软

18、件，检查主机与电脑通信状况、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）设置检测参数：设置变电站名称、检测位置并做好标注。根据现场）设置检测参数：设置变电站名称、检测位置并做好标注。根据现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）信号检测：打开连接传感器的检测通道，观察检测到的信号。如果）信号检测：打开连接传感器的检测通道，观察检测到的信号。如果发现信号无异常，保存少量数据，退出并改变检测位置继续下一点检测；发现信号无异常，保存少量数据，退出并改变检测位置继续下一点检测；如

19、果发现信号异常，则延长检测时间并记录多组数据，进入异常诊断流如果发现信号异常，则延长检测时间并记录多组数据，进入异常诊断流程。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。1 1、在检测过程中，在检测过程中，必须保证电源零线火线的正确性。通常要求插座为必须保证电源零线火线的正确性。通常要求插座为左侧零线，右侧火线；左侧零线，右侧火线；2 2、使用内同步时，、使用内同步时，必须要必须要从现场检修电源箱或室内墙上插座去电，不从现场检修电源箱或室内墙上插座去电，不能使用逆变电源或发电机供电能使用逆变电源或发电机供电；3 3、对每个对每个GISGIS间隔进行检测时，在无异常局

20、放信号的情况下只需存储间隔进行检测时，在无异常局放信号的情况下只需存储断路器仓盆式绝缘子的三维信号，其它盆式绝缘子必须检测但可不断路器仓盆式绝缘子的三维信号，其它盆式绝缘子必须检测但可不用存储数据。在检测到异常信号时，必须对该间隔每个绝缘盆子进用存储数据。在检测到异常信号时，必须对该间隔每个绝缘盆子进行检测并存储相应的数据；行检测并存储相应的数据；4 4、在开始检测时，不需要加装放大器进行测量。若发现有微弱的异常在开始检测时，不需要加装放大器进行测量。若发现有微弱的异常信号时，可接入放大器将信号放大以方便判断。信号时，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持续的局

21、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、局部放电类型识别的准确程度取决于经验和数据的不断积累，检测、局部放电类型识别的准确程度取决于经验和数据的不断积累，检测结果和检修结果确定以后，应保留波形和谱图数据，作为今后局部结果和检修结果确定以后，应保留波形和谱图数据，作为今后局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、常见注意事项四四、数据、图谱的分析与诊断、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

22、定位对放电源进行定位 对放电信号危险性评估，制定检修策略对放电信号危险性评估，制定检修策略1）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

23、类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图荧荧光光干干扰扰干扰信号幅值较分散，一般情况下工频相关性弱。干扰信号幅值较分散，一般情况下工频相关性弱。类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图移移动动电电话话干干扰扰干扰干扰信号工频相关性弱，有特定的重复频率，幅值有规律变化。信号工频相关性弱，有特定的重复频率，幅值有规律变化。类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图马马达达干干扰扰干扰干扰信号无工频相关性，幅值分布较为分散，重复率低。信号无工频相关性，幅值分布较为分散，重复率低。类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PR

24、PD谱图谱图雷雷达达干干扰扰干扰干扰信号有规律重复产生但无工频相关性，幅值有规律变化。信号有规律重复产生但无工频相关性，幅值有规律变化。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：针对固定存在信号较针对固定存在信号较强的干扰，可通过频谱仪分析干扰存在的频段，使强的干扰，可通过频谱仪分析干扰存在的频段，使用滤波器将其过滤掉达到抗干扰目的用滤波器将其过滤掉达到抗干扰目的 排除掉干扰，确定为内部放电

25、后，需要对放电类排除掉干扰，确定为内部放电后，需要对放电类型进行识别。型进行识别。GIS内部放电主要有内部放电主要有5类类：电晕放电，空：电晕放电，空穴放电，自由金属颗粒放电和悬浮电位放电，以及穴放电，自由金属颗粒放电和悬浮电位放电，以及绝绝缘沿面放电缘沿面放电。下面简明列举了上述几种信号的典型谱。下面简明列举了上述几种信号的典型谱图，包括各类信号的图，包括各类信号的PRPS图谱、图谱、PRPD图谱和峰值检图谱和峰值检测图谱测图谱2、放电类型识别、放电类型识别类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图电电晕晕放放电电放电的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出

26、现，放电的极性效应非常明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多。但较高电压等放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多。但较高电压等级下另一个半周也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，级下另一个半周也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，放电次数较少。放电次数较少。类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图悬悬浮浮电电位位放放电电 放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电信放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电信号幅值很大且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数

27、少，放电重复率较低。号幅值很大且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低。PRPS谱图具有谱图具有“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谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRPD谱图谱图自自由由金金属属颗颗粒粒放放电电局放信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电幅值无明显局放信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电幅值无明显规律，放电信号时间间隔不稳定。提高电压等级放电幅值增大但放电间隔降低。规律，放电信号时间间隔不稳定。提高电压等级放电幅值增大但放电间隔降低。类类型型PRPS谱图谱图峰值检测谱图峰值检测谱图PRP

28、D谱图谱图空空穴穴放放电电放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电幅放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电幅值较分散，值较分散，放电次数较少放电次数较少。 3、放电源定位、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。

29、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、信号危险性评估及检修策略当前无相关的标准依据，特高频无法简单通过信号大小来当前无相关的标准依

30、据，特高频无法简单通过信号大小来判断危害性。根据信号幅值、放电源位置、放电类型初步判断危害性。根据信号幅值、放电源位置、放电类型初步评估危害性，观察信号变化趋势，并可采取其它手段辅助评估危害性，观察信号变化趋势，并可采取其它手段辅助分析。从检修结果到指导检修策略目前仍有较大鸿沟；分析。从检修结果到指导检修策略目前仍有较大鸿沟；在局部放电带电检测中，如果检测到放电信号，同时定位在局部放电带电检测中，如果检测到放电信号，同时定位结果位于重要设备如断路器、电压互感器、隔离开关、接结果位于重要设备如断路器、电压互感器、隔离开关、接地刀闸或盆式绝缘子处，则应尽快安排停电检修。如果放地刀闸或盆式绝缘子处，

31、则应尽快安排停电检修。如果放电源位于非关键部位，则应缩短检测周期，关注放电信号电源位于非关键部位，则应缩短检测周期，关注放电信号的强度和放电模式的变化。的强度和放电模式的变化。检测到信号为绝缘内部放电或绝缘表面放电，检测到信号为绝缘内部放电或绝缘表面放电，则应尽快安则应尽快安排停电检修排停电检修，刀闸屏蔽罩悬浮放电可通过操作后观察信号，刀闸屏蔽罩悬浮放电可通过操作后观察信号趋势来决定是否检修；细小的尖刺放电可通过跟踪检测，趋势来决定是否检修；细小的尖刺放电可通过跟踪检测，关注信号强度变化来决定是否检修关注信号强度变化来决定是否检修5、异常局放信号诊断注意事项、异常局放信号诊断注意事项 当在空气

32、中也能检测到异常信号时，首先要观察分析坏境中可能的干当在空气中也能检测到异常信号时，首先要观察分析坏境中可能的干扰源。能去除的应先去除干扰后在进行检测、分析；扰源。能去除的应先去除干扰后在进行检测、分析； 当传感器放置于盆式绝缘子后检测出异常信号，此时拿开传感器再查当传感器放置于盆式绝缘子后检测出异常信号，此时拿开传感器再查看在空气中检测到的图谱是否与置于盆式绝缘子上检测到的图谱是否看在空气中检测到的图谱是否与置于盆式绝缘子上检测到的图谱是否一致。若一致并且信号更大，则基本可判断为外部干扰；若不一样或一致。若一致并且信号更大，则基本可判断为外部干扰；若不一样或变小，则需进一步检测判断；变小，则

33、需进一步检测判断； 当该间隔检测出异常信号时，可检测该间隔相邻间隔的信号。看是否当该间隔检测出异常信号时，可检测该间隔相邻间隔的信号。看是否也存在相近的异常信号，若没有异常信号存在，则该间隔的异常信号也存在相近的异常信号，若没有异常信号存在，则该间隔的异常信号可能为内部信号；可能为内部信号； 检测出异常信号时，查看人工智能分析软件给出的结论是否为放电检测出异常信号时，查看人工智能分析软件给出的结论是否为放电，但不能完全依赖软件自动分析结果但不能完全依赖软件自动分析结果； 当检测出异常信号时，必要时可使用工具把传感器绑置于盆式绝缘子当检测出异常信号时，必要时可使用工具把传感器绑置于盆式绝缘子处进

34、行长时间检测。时间至少长于处进行长时间检测。时间至少长于15分钟，可通过分析峰值监测图谱分钟，可通过分析峰值监测图谱、放电重复率图谱等局放图谱来进行判断。、放电重复率图谱等局放图谱来进行判断。五、特高频局部放电检测典型案例分析五、特高频局部放电检测典型案例分析1.特高频法检测特高频法检测220kVGIS支柱绝缘子内部缺陷支柱绝缘子内部缺陷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.特高频局部放电检测特高频局部放电检测110kV断路器绝缘内部缺陷断路器绝缘内部缺陷 2014 2014年年5 5月月

35、1414日，山东省电力科学研究院使用特高日，山东省电力科学研究院使用特高频法、超声波法和频法、超声波法和SF6SF6气体成分检测法在对某气体成分检测法在对某220kVGIS220kVGIS带电检测时，在某间隔母线支持绝缘子处检测到特高带电检测时，在某间隔母线支持绝缘子处检测到特高频局放信号，频局放信号，SF6SF6气体成分分析法检测到气体成分有变气体成分分析法检测到气体成分有变化，但超声波法对该类型放电不灵敏。化，但超声波法对该类型放电不灵敏。 在确认放电气室后，及时对该间隔进行解体，发现在确认放电气室后，及时对该间隔进行解体，发现B B相支持绝缘子存在严重浇筑缺陷，更换后放电信号消相支持绝缘

36、子存在严重浇筑缺陷，更换后放电信号消失。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信号发现和初步定位信号发现和初步定位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、#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 传感器放置位置传感器放置位置图图2 2 三个间隔

37、特高频信号三个间隔特高频信号图图3 3 朱宁间隔朱宁间隔-1-1、-2-2刀闸与母线间盆式绝缘子信号刀闸与母线间盆式绝缘子信号 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+SOF2H

38、2SHFCO1母线1.5007.72母线0007.62211-1刀闸0007.62211-2刀闸0008放电源精确定位放电源精确定位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 传感器放置位置传感器放置位置图图

39、2 2 特高频信号特高频信号放电源精确定位放电源精确定位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

40、差时间差图图2 2 位置位置2 2和和3 3时间差时间差解体检查情况解体检查情况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 支持绝缘子缺陷支持绝缘子缺陷返厂试验情况返厂试验情况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

41、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。 1) 1)支持绝缘子内部裂纹或气隙缺陷一般由浇注或固化过程中内部受支持绝缘子内部裂纹或气隙缺陷一般由浇注或固化过程中内部受热不均或真空度不够造成，该类缺陷在运行过程中会产生局部放电，长热不均或真空度不够造成，该类缺陷在运行过程中会产生局部放电，长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

42、穿。 2) 2)相关标准及反措要求，相关标准及反措要求，GIS、SF6断路器设备内部的绝缘操作杆、断路器设备内部的绝缘操作杆、盆式绝缘子、支撑绝缘子等部件必须经过局部放电试验方可装配，要求盆式绝缘子、支撑绝缘子等部件必须经过局部放电试验方可装配，要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)制造厂应加强标准和反措的执行力度，加强绝缘件等关键组部件制造厂应加强标准和反措的执行力度，加强绝缘件等关键组部件的产品质量管控，重点做好绝缘操作杆、盆式绝缘子、支撑绝缘子等绝的产品质量管控，重点做好绝缘操作杆、盆式绝缘子、支撑绝缘子等绝缘件的交流耐压

43、、局放测试、缘件的交流耐压、局放测试、X光探伤等试验项目；关键组部件出厂时光探伤等试验项目；关键组部件出厂时都应有各自生产编号，便于对产品生产、试验、运输等环节进行追溯都应有各自生产编号，便于对产品生产、试验、运输等环节进行追溯。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 2010 2010年年3 3月月2222日，江苏省电力试验研究院使用特高频法日，江苏省电力试验研究院使用特高频法、超声波法和、超声波法和SF6SF6气体成分检测法在对某气体成分检测法在对某220kVGIS220kVGIS带电检测带电检测时，在某间隔时，在某间隔B B相出线的三个盆式绝缘

44、子处均测量到较强的相出线的三个盆式绝缘子处均测量到较强的特高频局放信号，超声波法和特高频局放信号，超声波法和SF6SF6气体成分分析法均为测量气体成分分析法均为测量到可疑信号。到可疑信号。 随着信号的逐步变大，对存在疑似信号的绝缘子进行随着信号的逐步变大，对存在疑似信号的绝缘子进行了解体更换处理。由于处理及时准确，避免了重大事故的了解体更换处理。由于处理及时准确，避免了重大事故的发生。发生。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盆式绝缘子内部气隙缺陷陷检测分析方法检测分

45、析方法 通过对局放信号传播衰减比较法进行初步判断，结果表明，位通过对局放信号传播衰减比较法进行初步判断，结果表明，位置置G处的异常信号幅值最大，处的异常信号幅值最大，如图：如图： 然后在存在疑似信号的绝缘子处安装了局部放电特高频在线监然后在存在疑似信号的绝缘子处安装了局部放电特高频在线监测系统，进行测系统，进行24小时监控。一直持续到小时监控。一直持续到6月份，发现信号在逐步增大，月份，发现信号在逐步增大，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

46、法检测分析方法 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盆式绝缘子内部气隙缺陷陷检测分析方法检测分析方法对其进行解体后可见明显的气泡，如图所示：(a)(b)2、特高

47、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 1) 1) 在对在对GIS进行带电检测时，应同时使用多种方法。这进行带电检测时，应同时使用多种方法。这是因为不同的方法有不同的有效检测范围，如绝缘子内部气是因为不同的方法有不同的有效检测范围，如绝缘子内部气泡缺陷，仅有特高频法能检测到放电信号，超声波法、气体泡缺陷，仅有特高频法能检测到放电信号，超声波法、气体成分未检测到可疑信号。成分未检测到可疑信号。 2) 2) 应加强驻厂监造和出厂试验见证工作，避免存在重大应加强驻厂监造和出厂试验见证工作，避免存在重大缺陷的设备进入电网。缺陷的设备进入电网。 3)

48、3) 应加强带电检测技术培训，增加相关技术人员的现场应加强带电检测技术培训，增加相关技术人员的现场经验，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盆式绝缘子内部气隙缺陷陷经验体会经验体会 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-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

49、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测分析方法04590135180225270315360Phase(deg)0.00.61.21.82.43.0Amplitude(mV)2%27%52%77%100%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

50、，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04590135180225270315360Phase(deg)0.00.61.21.82.43.0Amplitude(mV)2%27%52%77%100% 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

51、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

52、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 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

53、陷缺陷检测分析方法检测分析方法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 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1 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

54、离变化关系不明显，精确定位放电源位置较困难；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 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。 2011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