GIS局部放电检测仪的主要方法及应用范围

一、GIS 局部放电的特殊性与检测重要性

（一）核心特点

1. 封闭性：设备完全密封，无法直接接触内部部件，必须采用非侵入式检测方式。
2. 绝缘介质特性：内部填充高气压 SF6 气体，绝缘性能优异，但一旦存在缺陷，放电发展速度极快，易迅速演变为设备故障。
3. 典型缺陷类型：GIS 内部放电缺陷具有明显典型性，主要包括：

• 自由金属颗粒：在壳体底部跳动或吸附于高压导体表面；
• 导体尖刺：高压导体或壳体上的毛刺引发电晕放电；
• 绝缘子表面污染：绝缘子表面附着金属颗粒或残留水分；
• 绝缘子内部气隙：盆式绝缘子制造过程中产生的内部缺陷。

4. 故障后果严重：GIS 作为变电站核心设备，其故障会导致大面积停电，且维修周期长，造成巨大经济损失。

（二）检测重要性

二、GIS 局部放电检测仪的主要方法与原理

1. 特高频法（UHF - Ultra-High Frequency）

• 原理：GIS 内部发生局部放电时，会产生上升沿为纳秒级的电流脉冲，进而激发出频率介于 300MHz ~ 3GHz 的电磁波，该电磁波可在 GIS 腔体内以波导形式远距离传播。
• 传感器：通过安装在 GIS 盆式绝缘子上的内置或外置 UHF 传感器（耦合器）接收电磁波信号。
• 优点：灵敏度极高，可检测几个皮库的微弱放电；抗干扰能力强，能避开常规电力系统电晕等低频（<300MHz）干扰；支持定位功能（利用多个传感器信号的时间差）；可实现在线监测，不影响设备正常运行。
• 缺点：难以对绝对放电量进行标定，通常采用 dBm 等相对值表示信号强度；传感器安装位置对检测效果影响较大。

2. 超声波法（AE - Acoustic Emission）

• 原理：局部放电发生时，会伴随产生声波和超声波信号（频率通常为 20kHz ~ 300kHz），这些信号通过 SF6 气体和 GIS 壳体进行传播。
• 传感器：将超声波传感器吸附在 GIS 金属外壳外部，接收声信号。
• 优点：定位精度极高，是物理定位的最佳方法，通过对比信号到达不同传感器的时间，可实现米级甚至分米级精确定位；完全非侵入式，传感器安装灵活；对体外电磁干扰不敏感。
• 缺点：信号在金属和气体中衰减明显，检测范围有限；易受环境噪声（如风雨、振动等）干扰；灵敏度通常低于特高频法。

3. 暂态地电压法（TEV - Transient Earth Voltage）

• 原理：内部放电产生的电磁波部分会通过盆式绝缘子缝隙泄漏，在 GIS 金属外壳上形成暂态地电压脉冲。
• 传感器：使用 TEV 传感器在壳体接缝处检测暂态地电压信号。
• 优点：设备便携，操作流程简单。
• 缺点：主要适用于开关柜，对全封闭 GIS 的检测灵敏度较低，实际应用场景较少。

三、GIS 局部放电检测仪的作用与检测范围

（一）核心作用

1. 绝缘缺陷早期诊断：在耐压试验和设备运行过程中，及时发现自由金属颗粒、导体尖刺等各类典型绝缘缺陷。
2. 故障定位：结合特高频法和超声波法的优势，可精确锁定放电缺陷所在的气室或具体位置，大幅缩短检修时间、缩小检修范围。
3. 质量控制：

• 出厂试验：作为 GIS 制造完成后的必检项目，保障产品出厂质量；
• 现场交接试验：安装完成后，与交流耐压试验同步进行（符合 IEC 62271-203 标准要求），可在高电压条件下发现运输和安装过程中产生的新缺陷，这是国际通用惯例。

4. 状态监测与预警：对运行中的 GIS 开展定期巡检或在线监测，评估绝缘状态变化趋势，为设备预知性维护提供数据支撑。

（二）检测范围（应用场景）

1. 制造厂：100% 产品出厂试验；
2. 新站建设 / 扩建：设备安装后的交接验收试验；
3. 运行中变电站：设备定期巡检、故障排查、大修后的性能验证。