UHF法在GIS局部放电在线检测中的应用.pdf

产品与技术供配用电
PRODUCT&TECHNOLOGY

「开关设备」
UHF法在GIS局部放电
在线检测中的应用

文/江西省电力公司超高压分公司张兵何伟力
文/江西省南昌供电公司倪继平
文/江西赣东北供电公司邹剑芬

采用UHF法对变电站GIS设备进行局部放电在线检测具有显著的优势，现场
在线检测应用情况表明，UHF法可以通过时差与平分面定位法对信号源进行准确定
位，实现在复杂的运行环境下鉴别干扰信号，对GIS绝缘状况进行准确检测与诊断。

近年来，气体隔离开关(GIS)由于占地面积少，升时间小于1ns的脉冲电流，并在GIS腔体内激发
受外界环境影响小，运行安全可靠等优点，得到了出频率高达数吉赫的电磁波信号。局部放电典型波
越来越多的应用。因此，GIS运行的安全维护工作形如图1所示。
也显得越来越重要。由于GIS在生产或装配过程中
常常因为某些技术原因留下一些缺陷，如金属微粒、
绝缘气隙等，导致在GIS运行过程中使得缺陷部位
附近局部场强畸变而发生绝缘介质局部范围内放电1mA
现象，并逐步发展为危险的放电通道，并最终导致
绝缘击穿事故的发生。
局部放电检测作为一种设备绝缘状况有效评估
2ns
手段，为GIS设备的安全维护工作提供了有力的支
图1SF中正极性放电脉冲电流波形
持与保障。由于传统局部放电检测方法(脉冲电流6
法)只能进行GIS局部放电离线检测，不能对局部放局部放电超高频检测法基本原理是：通过
电源进行定位等缺点，因此难以在运行现场得到有UHF传感器检测GIS中局部放电时产生的超高频
效应用。超高频(UHF)法通过检测局部放电产生的电磁波(300MHz≤f≤3GHz)信号，从而获得局
电磁波信号实现对运行中GIS的局部放电信号的检部放电的相关信息。由于现场的电晕干扰主要集中
测，具有高灵敏度和定位准确等优点，在GIS局部在300MHz频段以下，因此UHF法能有效地避开现
放电在线检测中得到广泛关注和应用。场的电晕等干扰，具有较高的抗干扰能力。且由于
本文介绍了UHF法的技术特点，并采用UHF法UHF法灵敏度高，可实现局部放电定位和缺陷类型
对现场运行的GIS设备进行局部放电检测。现场环识别等优点，UHF法在GIS局部放电在线监测中得
境下通过采用时差定位法有效地排除了干扰源，实到广泛的研究与应用。UHF传感器根据安装方式可
现对GIS设备的准确检测与诊断。分为安装在GIS腔体内的UHF内置传感器和安装在
绝缘子处的UHF外置传感器。UHF检测法基本原理
UHF检测法原理示意图如图2所示。

GIS运行时在内部充高压SF6气体作为绝缘介
质，其绝缘强度和击穿场强都很高。当设备内部某UHF定位技术
处由于绝缘缺陷使得局部场强畸变而在很小的范围1.时差定位法
内产生局部放电时，气体击穿过程很快，将产生上UHF时差定位法的基本原理是局部放电源产生

86|电气时代·2010年第8期
供配用电产品与技术
PRODUCT&TECHNOLOGY

UHF外置传感器在另一个方位进行同样的测量，可得另一平分面
P
2。如此进行三次测量，得到三个平分面。三个平
分面交于一点，即可确定三维空间里的信号源的位
置。此方法只适用于UHF外置式传感器。
导体
导体
局部放电源现场检测
绝缘子采用UHF检测系统(带2个
UHF内置传感器
UHF传感器)对江西超高压变电站
图2UHF检测法基本原理
GIS设备进行局部放电检测，GIS结
的电磁波信号在GIS中以光速沿着GIS筒体向局部构如图4所示。
放电源两侧传播，信号到达不同位置传感器的时间两个UHF传感器在GIS附近均
不同。根据电磁波传播速度和不同位置传感器接收检测到明显信号，信号规律为每半
图4220kVGIS
到同一放电源的信号时间差进行局部放电源的位置个工频周期出现少数几个脉冲，符
计算，实现绝缘缺陷定位。UHF时差定位法的优点合悬浮电位放电特征，信号如图5所示。
是原理简单，运用方便，定位较为准确。不过该方
法测量的信号时差在纳秒级，因此不仅需要测量设UHF传感器1信号
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。
目前，现场运行的GIS大多数都没有安装UHF
UHF传感器2信号
内置传感器。但由于GIS盆式绝缘子通常是环氧树

脂材料，对电磁波信号衰减较小，电磁波能够从盆200mV/div
式绝缘子辐射出去，现场可通过采用UHF外置传感10ms/div

器检测从绝缘子辐射出来的电磁波信号实现局部放图5UHF传感器检测信号
电信号检测与定位。因此UHF时差定位法在GIS维
护现场得到广泛应用。但受电磁波信号在GIS中传为确定信号来源，采用UHF平分面法对信号源
播特性的影响，UHF时差定位法的精确性较低，通空间位置进行初步定位分析，分析