GIS局部放电测量方法之超高频测量法

GIS局部放电会向周围辐射出频率高达300MHz-3GHz的电磁波，超高频法就是利用传感器接受这些电磁波，并对其进行分析的一种方法。通常局部放电的击穿过程越快，辐射电磁波的频率也就越高。超高频法与其它局部放电检测方法相比，具有许多优点。

首先超高频法测量系统工作在超高频波段，通常测取100MHz-2GHz频率范围内的信号(英国Judd等学者选用500MHz-1.5GHz的频带)，因而可有效地抑制频率相对较低的空气电晕产生的电磁干扰，提高信噪比。空气中的电晕放电能量多集中在300MHz以下频率。

其次超高频电磁波信号在SF6中传播的衰减较小，例如：1GHz的超高频信号在GIS构成的同轴波导中的衰减仅为3-5dB/km；同时在特定的条件下，比如对于500MHz-1.2GHz的高频，由于连接门的电感和绝缘子孔的电容发生并联谐振，使原本纳秒级别的局部放电信号在时间上展宽至微秒，从而电磁波很容易辐射出来；此外，绝缘子的厚度会减弱屏蔽效果，增加电磁波的辐射，尤其是对于不带金属法兰的绝缘子;这些传播特性增强了系统灵敏度，能检测到放电量很小的局部放电。

再次，利用电磁波的传播特性，经合理装设传感器，然后根据超高频信号到达放电源两侧的传感器的时间差和电磁波的传播速度就能计算出局部放电发生的部位，实现对放电源的准确定位。

此外，由于不同缺陷产生的局部放电具有不同的频谱特性，超高频法还可以根据这一特点对不同放电缺陷的类型进行识别。

根据测量频率的带宽，超高频检测可分为超高频窄带检测和超高频超宽频带检测。前者中心频率在500MHz以上，带宽十几MHz或几十MHz，后者带宽可达几GHz。由于超高频超宽频带检测技术有噪声抑制比高、包含信息多等优点受到人们的关注，通常所说的超高频检测技术即指超高频超宽频带检测。

超高频信号是通过安装在GIS上的传感器来获得的，根据安装方式的不同传感器可分为内置式和外置式两种。内置传感器可获得较高的灵敏度，同时也有利于抑制GIS外部的干扰，但受GIS自身机构的影响通常安装位置具有一定的局限性，且需要在GIS出厂前安装。比如德国西门子公司500kV的GIS，因为其盆式绝缘子带有金属法兰，使得UHF信号不易逸出，所以出厂前基本都安装了内置传感器。其目的一是满足现场交接试验时局部放电测量的需要（IEC-62271规定220kV以上电压等级的GIS可以只做绝缘耐压和局放测量），另一个就是满足运行后的局部放电监测的需要。虽然内置传感器的安装不影响GIS的主绝缘，但密封面的增多增加了GIS发生气体泄漏的概率。下图显示的是有西门子公司研制的内置传感器。

西门子GIS UHF内置传感器

韩国晓星公司研制的超高频传感器