GIS局部放电检测技术

局部放电发生时伴随有各种物理的、化学的、光的、电的效应。从原理上讲，任何一种现象都可以用来揭示局部放电现象，因此局部放电检测的技术手段包括电的方法和非电的方法。下面介绍的几种局部放电检测方法就是基于这些效应孕育而生的，有些已经广泛应用于GIS的实际生产和运行监测中：

（1）常规电测法
该方法测量和分析局放产生的电流脉冲，因此也称脉冲电流法。GIS发生局部放电时，试品两端产生瞬时的电压变化△U，当把试品接入检测回路时，就会产生脉冲电流。该脉冲电流信号通过输入阻抗Zm转换成一个脉冲电压信号，然后再通过滤波、放大器放大、信号采集以及计算处理，测定出局部放电的一些基本量（如:视在放电量q、局部放电脉冲大小、数量与相位）。相对于其它方法，其对视在放电量的定量测量能更直观的反应系统局部放电的剧烈程度。但缺点是抗干扰能力差，尤其是对于频率f<1MHz的噪音干扰。同时其测量频率范围一般小于1MHz，信息量少，并且无法对局部放电源进行定位。设备笨重不适合现场局部放电检测。

（2）超声波检测法
GIS发生局部放电时分子间剧烈碰撞并在宏观上瞬间形成一种压力，产生超声波脉冲，其中包含横波，纵波和表面波。在SF6气体中只有纵波可以传播并且衰减很大，而在带电导体，绝缘子和金属壳体等固体中传播的除纵波外还有横波，横波在固体中衰减小。由于超声波的波长较短，因此它的方向性较强，从而它的能量较为集中。通过安置在外壳上的超声波传感器可以接收到这些声信号，再通过对声信号进行分析判断可以诊断出是否发生了局部放电并能对放电缺陷进行定位。超声波传感器通常采用非侵入式结构不需要预先安装到GIS本体中，检测时不会对GIS正常运行产生影响。同时传感器与设备的电气回路没有联系，便于故障定位。但缺点是声信号在通过气体和绝缘子时衰减很严重，无法检测出某些缺陷（如：绝缘子气泡）引起的局部放电，并且在实际应用时所需传感器较多，比较适用于现场检测。

（3）超高频检测法（UHF）
GIS发生局部放电时，放电脉冲上升时间和持续时间都极短仅为几个ns，其相对应的频域十分宽广。该脉冲信号在GIS腔体中传播时会引起电谐振，激发出频率高达300MHz-3GHz的电磁波。电磁波传播时，不仅以横向电磁波(TEM)形式传播，而且还会建立高次横向电波(TE)和横向磁波(TM)。TEM波为非色散波，可以以任何频率在GIS中传播，但频率越高衰减越快。TE和TM则不同，它们具有各自的截止频率fc。GIS截面积愈大，fc愈低。若信号频率ffc时，则信号基本上可无损耗地传输，也就是说，只有当信号频率高于截止频率时才能传播。同时GIS的同轴结构相当于一个良好的波导，信号在其内部传播时衰减很小，有利于局部放电检测。超高频法的原理就是根据局部放电所激发的电磁波的这些特性，利用内置或外置的超高频传感器来接收这些电磁波并对其进行分析，从而判断出缺陷类型和故障定位。其优点是检测时不影响GIS的正常运行，且灵敏度较高、抗干扰能力强、可识别故障类型并对故障进行定位，故应用较广。但缺点是与常规脉冲电流法相比，检测时无法对局部放电进行一个放电量大小的标定。

（4）光学检测法
由于局部放电产生光辐射，可以在GIS内部安装光传感器进行测量。这种方法对于检测已知部位的放电很有效，但是由于GIS内壁光滑而引起的反射所带来的影响，使得光学检测法的灵敏度不高，不具备对故障的定位能力。同时由于射线被SF6气体和玻璃强烈地吸收，导致应用该方法检测存在“死角”，不适用于在线监测。

（6）化学检测法
GIS内部发生局部放电时，放电量会引起SF6气体分解，产生SF4，SO2和SOF2等气体，通过化学分析检查这些分解物的含量就能评估出设备是否有局部放电或者局部放电的严重程度。这种方法的优点是检测时不受电气和噪声干扰，不会对GIS的正常运行产生影响。但是GIS中的吸附剂和干燥剂可能会影响化学方法的测量；断路器正常开断时产生的电弧产生的气体生成物，也会对测量结果产生影响；脉冲放电产生的分解物会被大量的SF6气体所稀释，因此就局部放电监测而言，化学方法的灵敏度很差。此外检测时间较长，因而限制了该方法的使用，比较适合用作辅助方法分析GIS的绝缘故障。