局部放電監測的背景及原理

• GIS局放檢測背景及意義 

GIS（氣體絕緣全封閉組合電器）利用 SF 6 氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開關、接地開關、 PT、CT、避雷器、母線、進出線套管、電纜終端等封閉的組裝在一起，該設備占地面積小，技術先進，維護工作量小，具有較高的安全可靠性；但加工、運輸、現場裝配等多種原因使得 GIS 不可避免地存在絕緣缺陷而影響其長期可靠性。絕緣缺陷主要包括：罐體內部遺留的金屬顆粒、導電體上的毛刺、 接觸不良、固體絕緣中的空穴及裂縫、固體絕緣表面臟污等。這些缺陷通常比較微小和隱蔽，不足以導致在工頻耐壓試驗時立即擊穿，但投入運行后在正常運行電壓作用下會發生局部放電，使缺陷逐漸擴大，逐漸造成沿面閃絡甚至整個絕緣擊穿，從而對設備的安全運行造成威脅。GIS 局部放電在線監測能夠及時發現 GIS 的絕緣缺陷，避免絕緣故障，提高 GIS 的安全運行水平。基于 GIS 局部放電在線監測系統，運維人員可以將工作模式從“定期檢修”改為“缺陷運維”，提高工作效率的同時，還可以降低因故障停電帶來的經濟損失和不良社會影響。

• 局放產生原因及缺陷類型

局部放電是由于局部電場畸變、局部場強集中，導致絕緣介質局部范圍內的場強大于絕緣擊穿電場強度而產生的放電現象。 GIS 中有可能出現的主要絕緣缺陷，可以總結為以下幾個方面： 

（1）金屬尖端放電：金屬尖端包括導體和外殼內表面上的金屬突起，金屬突起通常是在制造和安裝過程中因擦劃而導致的毛刺，在穩定的工頻狀態下不引起擊穿，但在快速暫態過電壓的條件下很危險。 

（2）自由顆粒放電：金屬微粒在制造、裝配和運行中均有可能產生，它有積累電荷的能力，在交流電壓場的影響下能夠移動，在很大程度上運動與放電的可能性是隨機的。 

（3）懸浮電位體放電：靜電屏蔽和其它浮動部件，由于某些部件松動或浮動產生的放電，通常易于檢測，放電趨向于反復。 

（4）絕緣件內部氣隙放電：絕緣子在制造時或者由于應力而形成的內部空隙及裂縫，此外因環氧樹脂與金屬電極的收縮系數不同，長期熱脹冷縮也會形成氣泡或空隙。

（5）絕緣件沿面放電：絕緣子在制造安裝過程中引起的表面劃痕，沾附的導電顆粒或者實驗閃絡引起的表面燒傷痕跡而導致的局部放電。

• 檢測原理

 GIS 設備中的 SF 6 氣體具有很高的絕緣強度，處于高氣壓 SF 6 氣體環境中的局部放電，脈沖波形的陡度及持續時間極短，一般為 ns 級，其頻譜可從低頻到數百 MHz 甚至 1 GHz 以上。研究認為， GIS 設備中的放電脈沖波不僅以橫向電磁波（TEM 波）的形式傳播，而且還會以橫向電場波（TE 波）和橫向磁場波（TM 波）的方式傳播。對于 TE 波和 TM 波存在一個下限截止頻率，一般為幾百 MHz。當信號頻率小于截止頻率時，其衰減很大。而信號頻率大于截止頻率時，信號傳播時的損失很小。由于 GIS 設備的金屬同軸結構是一個良好的波導，局部放電產生的特高頻信號可以有效地、幾乎無衰減地沿著波導方向傳播。 UHF 檢測技術在 300-1500MHz 寬頻帶內接收局部放電所產生的特高頻（UHF）電磁脈沖信號，通過 UHF 天線將電磁波信號轉化為電壓信號，再經過經過放大、濾波、檢波后，將信號數字化，經過采集單元數據處理，生成 PRPS 圖譜數據。

GOM5010 局部放電在線監測系統 

GOM5010GIS 局放在線監測系統采用分布式結構。系統由特高頻傳感器、信號采集單元和監控主機三部分組成。實現對 GIS 罐體中局部放電狀態的監測、分析和診斷功能；并通過 IEC61850 通訊規約，把監測數據接入到遠程監測診斷中心并進行綜合管理展示。 

GOM5010GIS局放在線監測系統的分布式結構，主要包括：

（1）特高頻傳感器：將局部放電產生的特高頻電磁波信號轉換為電信號。

（2）信號采集單元：檢測和處理特高頻傳感器接收到的信號，每個采集單元含有16個通道，可同時接入1-16個傳感器(含一個環境噪聲通道)。

（3）監控主機：對多個信號采集單元的監測結果進行處理、診斷和展示，并通過IEC61850通訊規約，把診斷結果上傳。監測主機還具備遠程客戶端功能，可以遠程查看站端各個監測點實時PRPS圖譜。