用于GIS局部放电检测的超高频传感器频率响应特性_王建生

用于GIS局部放电检测的电容型传感器

2003年4月重庆大学学报Apr.2003 第26卷第4期JOurnaI Of ChOngging University VOI.26 NO.4文章编号：l000-582X（2003）04-0086-04 用于GIS局部放电检测的电容型传感器! 许高峰，侍海军，唐炬，朱伟，魏钢，唐治德 （重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室，重庆400044） 摘要：气体绝缘组合电器（GIS）的同轴结构有利于局部放电激发的电磁场传播，为内部传感器检测局部放电提供了有利的条件，针对GIS结构及其中局部放电的特点，设计了用于局放信号检测的圆板型和圆环型两种内置电容耦合式传感器，描述了该传感器的结构。通过方波响应试验仿真与试验实测研究了传感器频率响应特性，并采用方波信号输入输出关系曲线分析了传感器对暂态信号耦合的输入输出特性。用所设计的传感器进行GIS模拟装置中电晕放电脉冲实测，实测结果表明设计的传感器性能可靠，灵敏度较高，可用于GIS局部放电的测量。 关键词：气体绝缘组合电器；局部放电；传感器；方波响应 中图分类号：TM835文献标识码：A 气体绝缘组合电器内部有时会存在一些绝缘缺 陷［l-2］，如内部杂质、导电体上毛刺、浮电位和固体绝 缘表面脏物等。这些缺陷通常比较微小和隐蔽，不足以在工频耐压试验时被发现，但投入运行后在正常运行电压作用下会发生局部放电，在长期运行过程中绝缘缺陷会逐渐发展扩大，最终导致绝缘事故，因此有必要对GIS进行局部放电检测。 GIS内部局部放电总是在小范围里发生，且具有极快的击穿特性［2］，这种局放陡脉冲包括从高频到超高频的频率成分。通过安装于GIS内部的传感器［3-5］，耦合局放信号，就可以有效地监视GIS绝缘状况，并及时发现内部绝缘缺陷。由于局部放电信号微弱，而且等值频率极高，因而要求传感器有很高的灵敏度和良好的频率响应特性。 笔者设计了两种结构的内置传感器，安装在GIS 模拟装置内部不同位置，通过传感器方波信号耦合试验分析传感器的信号耦合线性度，通过传感器方波响应分析传感器的频率响应特性，并采用该传感器对GIS模拟装置中实际局放脉冲进行了测量。 l 传感器结构 为了进行GIS局部放电检测的研究，结合实验室的GIS模拟装置尺寸，设计了用于检测GIS局部放电的圆板型和圆环型两种内置传感器，其结构如图l 所示。内置传感器安装在模拟装置外壳上，其结构和安装不影响GIS内部的电场分布。 图l 电容传感器结构示意图 圆板或圆环对内导体和对金属接地外壳都具有一定的耦合电容作用，分别用! l 、! 2 来表示，如图2。对 于圆板传感器，其对地耦合电容! 2 为圆板电极与凹形底面和传感器安装孔侧壁之间的耦合电容；对于圆环 !收稿日期：2002-l2-l8 基金项目：重庆市应用基础基金资助项目（2002-45） 作者简介：许高峰（l975-），男，湖南衡南人，重庆大学博士生，主要从事电气设备在线监测及故障诊断研究。

UHF局部放电传感器

UHF局部放电传感器的设计 本文首先阐述了局部放电的原理，分为常见原因、频带范围及技术瓶颈；其次给出了局部放电信号接收原理，即接收天线的设计理念；然后给出了传感器的结构设计，分为内置式和外置式；最后进行了讨论。相关内容还需进一步的分析研究。 1UHF检测局部放电的原理 变压器 超高频法（UHF法）是通过超高频信号传感器接收局部放电过程辐射的超高频电磁波，实现局部放电的检测。研究认为：变压器每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局放源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强；而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较，辐射高频电磁波的能力比较强。变压器油－隔板结构的绝缘强度比较高，因此变压器中的局部放电能够辐射很高频率的电磁波，最高频率能够达到数GHz。荷兰KEMA 实验室的Rutgers 等人和英国Strathclyde 大学的Judd 等人的研究表明：油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1GHz 以上的超高频电磁信号。它可以通过超高频传感器加以耦合接收，这就为进一步研究超高频检测技术在电力变压器中的应用提供了依据。在超高频范围内（300MHz～3000 MHz）提取局部放电产生的电磁波信号，外界干扰信号几乎不存在，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大地提高变压器局部放电检测（特别是在线检测）的可靠性和灵敏度。 GIS GIS内部发生局部放电时，由于放电点处电荷的迅速转移，形成持续时间很短的电流脉冲（ns级），并产生频率分量极其丰富的电磁信号（高达GHz），通过传感局部放电所产生的电信号进行局部放电检测，有可能实现较高的灵敏度，并能够及时发现早期的局部放电。 局部放电电信号传感面临的关键困难是电磁干扰问题。GIS局部放电在线检测要求在GIS运行的现场条件下进行检测，由于电晕放电等原因，现场条件下存在大量的电磁干扰信号。尤其常规局部放电检测所使用的频段（几十kHz~几百kHz），干扰信号的强度有可能远远大于所要检测的局部放电信号，使得局部放电检测的电信号传感器无法实现。GIS局部

特高频局部放电测试仪的检测步骤

电力设备高频局部放电测试仪一般由高频电流传感器、相位信息传感器、信号采集单元、信号处理单元和数据处理终端和显示交互单元等构成。高频局部放电检测仪器应经具有资质的相关部门校验合格，并按规定粘贴合格标志。 a)按照设备接线图连接测试仪各部件，将传感器固定在盆式绝缘子非金属封闭处，传感器应与盆式绝缘子紧密接触并在测量过程保持相对静止，并避开紧固绝缘盆子螺栓，将检测仪相关部件正确接地，电脑、检测仪主机连接电源，开机。 b)开机后，运行检测软件，检查仪器通信状况、同步状态、相位偏移等参数。 c)进行系统自检，确认各检测通道工作正常。 d)设置变电站名称、检测位置并做好标注。对于GIS 设备，利用外露的盆式绝缘子处或内置式传感器，在断路器断口处、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、导体连接部件等处均应设置测试点。一般每个GIS间隔取2~3点，对于较长的母线气室，可5~10米左右取一点，应保持每次测试点的位置一致，以便于进行比较分析。e)将传感器放置在空气中，检测并记录为背景噪声，根据现场噪声水平设定各通道信号检测阈值。 f)打开连接传感器的检测通道，观察检测到的信号，测试时间不少于30秒。如果发现信号无异常，保存数据，退出并改变检测位置继续下一点检测。如果发现信号异常，则延长检测时间并记录多组数据，进入异常诊断流程。必要的情况下，可以接入信号放大器。测量时应尽可能保持传感器与盆式绝缘子的相对静止，避免因为传感器移动引起的信号而干扰正确判断。 g)记录三维检测图谱，在必要时进行二维图谱记录。每个位置检测时间要求30s，若存在异常，应出具检测报告（格式见附录A）。

h)如果特高频信号较大，影响GIS 本体的测试，则需采取干扰抑制措施，排除干扰信号，干扰信号的抑制可采用关闭干扰源、屏蔽外部干扰、软硬件滤波、避开干扰较大时间、抑制噪声、定位干扰源、比对典型干扰图谱等方法。

局部放电检测原理介绍

局部放电检测原理介绍 超声波检测法 GIS设备局部放电的超声波检测法是利用安装在GIS外壳上的超声波传感器接收局部放电产生的振动信号以达到检测内部局部放电的目的。在GIS 中，除局部放电产生的声波外，还有微粒碰撞绝缘子或外壳、电磁振动、操作引起的机械振动等也会发出的声波。气体和液体中只传播纵波，固体中传播的声波除纵波外还有横波。故在GIS中沿SF6气体传播的声波和在变压器油中一样只有纵波，但其传播速度很慢，要比油中低10倍，衰减也大，且随频率的增加而增大。测量超声波信号的传感器主要有加速度和声发射两种。当采用加速度传感器时，要采用高通滤波器以消除较低频率的背景干扰；声发射传感器的原理是利用谐振方式，其频率特性中已经包含了高通特性，因此无需另外附加相应的滤波器件。 由于声音的传播速度比电磁波慢很多，时间差更容易进行测量，定位更加准确，并且定位后还可通过敲击GIS外壳的方法进行验证，所以在放电定位方面，声学检测法比电学的方法更优越，加之超声波传感器与GIS设备的电气回路之间无任何联系，抗电磁干扰性较好，因此人们对超声法的研究较为深入，技术手段较为成熟。但是超声波检测法的灵敏度不仅取决于局部放电的能量，而且取决于超声波信号在传播路径上的衰减，在大多数情况下，超声传感器的灵敏度不是很高。近年来，由于声—电换能器效率的提高和电子放大技术的发展，超声波检测法的灵敏度有了较大的提高[66-77]，但是超声传感器的有效检测范围仍然较小，完成一个较大规模GIS变电站的检测通常需要数天的时间，检测效率不高。 特高频法 特高频法(Ultra High Frequency，简称UHF) 是近年发展起来的一种新的GIS设备局部放电的检测技术。它是利用装设在GIS内部或外部的天线传感器接受局部放电辐射出的300～3000MHz频段的特高频电磁波信号进行局部放电的检测和分析[56~63]。运行中的GIS内部充有高气压SF6气体，其绝缘强度和击穿场强都很高。当局部放电在很小的范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，并向四周辐射出特高频电磁波。GIS设备的腔体结构相当于一个良好的同轴波导，非常有利于电磁波的传播。特高频传感器的安装方式目前应用较为广泛的主要有两种：外置式和介质窗口式。外置式传感器将传感器贴在GIS设备盆式或盘式绝缘子的外表面，依靠绝缘子表面电磁波的泄露进行UHF信号的检测，此方法可带电安装。介质窗口式传感器是将传感器安装在检修手孔或CT端子箱处，此方法需停电安装或在设

局部放电中超声波传感器的选型

局部放电中超声波传感器的选型 应用范围：检测开关柜、GIS、变压器、电缆等电力设备局放产生的超声波信号，表征设备的局放状态与性质。 相关标准： ?IEC/TS 62478,Ed.1:高压试验技术.通过电磁和声学法进行局部放电测量 ?DL/T 1250-2013 气体绝缘金属封闭开关设备带电超声局部放电检测应用导则 ?DL/T 1416-2015 超声波法局部放电现场测量技术条件 ?Q/GDW 11061-2013 局部放电超声波检测仪技术规范 检测原理：将局部放电产生的超声波信号通过AE传感器转换为电信号传输给测量主机，通过定量和定位测量，对电气设备内的局部放电水平进行表征。 检测频带： 用于SF6气体绝缘电力设备的超声波检测仪，一般在20KHz~80KHz范围内；对于充油电力设备的超声波检测仪，一般在80KHz~200KHz范围内； 对于非接触式的超声波检测仪，一般在20KHz~60KHz范围内。 基本结构： 部分产品图片

一、差分传感器AE503D 关键词：差分输出、日本原装、噪音低、一致性好、适合高端应用。 谐振频率：50kHz±20% 接口：差分输出双芯BNC接口 尺寸(mm)：Φ20*28H ================================================= 二、谐振传感器PXR03/PXR07/PXR15/AE303S/AE503S/AE104S/AE144S 关键词：单端输出、频段齐全。 ∴针对不同主设备超声波信号频段的差异，可配置对应型号的超声波传感器。 ∴国产PXR系列产品价格实惠、批量更多折扣，10个9折，20个85折。。。100个75折接口：单端输出M5接口 ================================================= 三、自带吸附装置的传感器PXR15RMH、PXR03RMH 关键词：自带磁吸附装置、方便安装。 PXR03RMH30kHzΦ25*20H长沙鹏翔

第3章特高频局部放电检测技术

第三章特高频局部放电检测技术 目录 第1节特高频局放检测技术概述 (2) 1.1 发展历程 (2) 1.2 技术特点 (4) 1.2.1 技术优势 (4) 1.2.2 局限性 (5) 1.2.3 适用范围 (6) 1.2.4 技术难点 (6) 1.3 应用情况 (8) 1.3.1 国外应用情况 (8) 1.3.2 国内应用情况 (8) 第2节特高频局放检测技术基本原理 (10) 2.1 特高频局放电磁波信号基本知识 (10) 2.1 GIS内部电磁波的传播特性 (10) 2.3 特高频局放检测技术基本原理 (12) 2.3 特高频局放检测装置组成及原理 (13) 第3节特高频局放检测及诊断方法 (16) 3.1 检测方法 (16) 3.1.1 操作流程 (16) 3.1.2 注意事项 (18) 3.2 诊断方法 (19) 3.2.1 诊断流程 (19) 3.2.2 现场常见干扰及排除方法 (20) 3.2.3 放电缺陷类型识别与诊断 (22) 3.2.4 放电源定位 (25) 3.2.5 局部放电严重程度判定 (26) 第4节典型案例分析 (27) 4.1 220kV GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷检测 (27) 4.2 110kV电缆-GIS终端绝缘内部气隙缺陷检测 (29) 4.3 220kV GIS内部刀闸放电缺陷检测 (34) 参考文献 (39)

第1节特高频局放检测技术概述 1.1 发展历程 电力设备内发生局部放电时的电流脉冲（上升沿为ns级）能在内部激励频率高达数GHz的电磁波，特高频（Ultra High Frequency，UHF）局部放电检测技术就是通过检测这种电磁波信号实现局部放电检测的目的。特高频法检测频段高（通常为300M～3000MHz），具有抗干扰能力强、检测灵敏度高等优点，可用于电力设备局部放电类缺陷的检测、定位和故障类型识别[1]。特高频法过去曾被称为“超高频法”。但是按照中华人民共和国无线电频率划分规定，300MHz~3000MHz频带划分为特高频，因此该检测方法的正式名称为特高频法。 特高频局部放电检测技术是20世纪80年代初期由英国中央电力局（Central Electricity Generating Board，CEGB）首先提出来的，该方法由Scottish Power于1986年最先引进并应用于英国的Torness 420kV的GIS设备上[2]。Torness电站的多年运行经验验证了该方法的可行性，并得到了人们的认可。随后UHF法也被用于变压器等其他电力设备的局部放电检测中。经过三十余年的发展，该方法逐渐成熟，相关的技术标准也相继形成。期间英国Strathclyde大学、德国Stuttgart 大学、荷兰Delft大学和日本Nagoya大学的研究工作最为突出[3]。此外，英国的Rolls Royce工业电力集团、QualitrolDMS，德国的Siemens AG、Doble-Lemke，瑞士的ABB，荷兰的KEMA，法国的ALSTOM T&D，日本的Kyushu Institute of Technology、东京电力、三菱、东芝、日立、AEPower Systems，韩国的Power System Diagnosis Tech、HYOSUNGCorporation，澳大利亚的New South Wales大学、Powerlink Queensland Ltd作了大量的基础理论研究与技术开发工作。自20世纪90年代末以来，国内的西安交通大学、清华大学、重庆大学、华北电力大学、上海交通大学等高校和公司也开展了大量的研究和推广工作，取得了一定的研究成果。基本从2006年以来，UHF局放检测技术在国家电网公司、南方电网公司等国内电力企业得到了广泛应用，特别是在气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulation Switchgear, GIS）的绝缘缺陷检测中发挥了重要作用。 20世纪90年代，由Judd和Hampton等人对局放电磁波的激励特性及其传播特性做了研究，对电磁波的表达式进行了推导分析。此外，还提出采用分析电磁场的有限时域差分(FDTD)方法对GIS 局放的激励特性进行仿真分析。德国

局部放电超声波传感器的选择

局部放电超声波传感器的选择 （1） 超声波及其物理性质 振动在弹性介质内的传播称为波动，简称波。频率在16～2×104Hz 之间，能为人耳所闻的机械波，称为声波；低于16 Hz 的机械波，称为次声波；高于2×104Hz 的机械波，称为超声波。如图3-1为声波的频率界限图： 图3-1声波的频率界限图 超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的扩散、散射及吸收等因素有关。其声压和声强的衰减规律为 0ax x P P e -= （2.25） 20ax x I I e -= （2.26） 式中：x P ，x I ——声波在距声波x 处的声压和声强； 0P ，0I ——声波在生源处的声压和声强； x ——声波与声源间的距离； α——衰减系数。 声波在介质中传播时，能量的衰减决定于声波的扩散、散射和吸收，在理想介质中，声波的衰减仅来自于声波的扩散，即随声波传播距离增加而引起声能的减弱。散射衰减是固体介质中的颗粒界面或流体介质中的悬浮粒子使声波散射。吸收衰减是由介质的导热性、粘滞性及弹性滞后造成的，介质吸收声能并转换为热能。

（2）超声波传感器原理 接收超声波的装置叫做超声波传感器，习惯上称为超声波换能器，或超声波探头。超声波探头常用的材料是压电晶体或压电陶瓷，这种探头统称为压电式超声波探头。它是利用压电材料的压电效应将接收的超声波振动转换成电信号。也有使用导磁材料制作的超声波探头，它是利用导磁材料的压磁效应将接收的超声波振动转换成电信号。超声波传感器按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，而以压电式最为常用。当超声波作用到压电晶片上时引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路，最后记录或显示出来。 在超声领域，压电超声换能器是应用最为广泛的一种声电转化元件，压电超声换能器是通过各种具有压电效应的电介质，如石英、压电陶瓷、压电复合材料以及压电薄膜等，将电信号转换成声信号，或将声信号转换成电信号，从而实现能量的转换。应用较多的压电材料主要有五大类，即压电单晶体、压电多晶体（压电陶瓷）、压电高分子聚合物、压电复合材料以及压电半导体。压电陶瓷是目前超声研究及应用中极为常用的材料。其优点在于以下几个方面： ●机电转换效率高，一般可以达到80%左右； ●容易成型，可以加工成各种形状，如圆盘、圆环、圆筒、矩形以及球形 等； ●通过改变成分可以得到具有各种不同性能的超声换能器，如发射型、接 收型以及收发两用型； ●造价低廉，不易老化，机电参数的时间和温度稳定性好，易于推广应用。（3）超声探头的选择原则 在超声检测中，传感器的种类很多，性能各异，因此，须根据检测对象，合理的选择传感器。传感器的选择主要是对晶片尺寸、角度、频率等几个方面选择。 ●传感器晶片尺寸大时，其覆盖范围大，晶片小时，覆盖范围小。角度的 选择应尽可能使其便于接受超声波，就检测灵敏度而言，如果忽略超声 波在材料中的衰减，灵敏度随被测物到传感器距离的增大而降低。另外 探头型式的选择也要视具体情况而定，选择直探头或斜探头主要取决于 待测设备缺陷的部位及方位。 ●压电晶体的固有机械振动频率取决于传感器的检测频带，并等于转换出

光纤传感器在局部放电检测中的应用

光纤传感器在局部放电检测中的应用 【摘要】本文介绍了光纤电流传感器的工作原理以及基于光纤电流传感器的Faraday效应测出磁场进而检测出电流值。同时，针对煤矿中的实际情况讨论了光纤传感器的应用前景。 【关键词】光纤电流传感器;Faraday效应;应用 0.概述 随着电力系统的发展，对于普通高压设备的局部放电在线监测的要求也随之提高,电气设备的绝缘因为局部放电而使用寿命缩短，一旦局部放电产生的能量达到爆炸性气体混合物的点燃能量, 可能引起爆炸，在煤矿井下更加危险。光纤电流传感器在高压电网中常用作监测保护和计量，具有很重要的工程价值。 1.光纤传感器的结构及工作原理 1.1光由光源出射后经起偏镜，成为线偏振光，由于磁场的作用发生方位角旋转后经过检偏镜入射到受光元件，起偏镜与检偏镜之间夹角为45°，光路中各个部分都需要紧密连接在一起，确保系统全封闭以保证光路损耗最小。 1.2当一束线性偏振光通过置于磁场中的法拉第旋光材料时，若磁场方向与光的传播方向相同，则光的偏振面将产生旋转。其旋转角度为： 只要测出偏振光旋转的角度，即可计算出待测电流的大小。利用适当的光路设计增加围绕载流导体的光路圈数可提高传感头灵敏度。光线偏振面的旋转角与磁场强度成正比，磁场强度与电流和温度成正比。测出通过磁场的光的偏振面的旋转角，就可以计算出电流强度。 2.光纤传感器的分类 2.1由通信光纤制成，一般通信用光纤的Verolet常数很小。通信光纤缠绕在电线上，由安培定理可计算出电流的大小，并且通过改变缠绕的光纤圈数来控制灵敏度。缠绕在电线上的线圈直径不能小于4～5 cm。 2.2用块状光学晶体制成，由于材料的Verolet常数大大高于通信光纤，因此灵敏度较通信光纤传感器提高很多，而且晶体材料减少了线性双折射，性质相对稳定，保证了传感器的可靠稳定工作。但是传感器的体积比光纤传感器很大。 2.3用磁光材料制成，铁磁性的材料每单位厚度具有很大的Verolet常数，可以用很小的法拉第旋转角度测量特定的磁场强度，使体积减小，能够降低成本。 3.光纤传感器的特性

应用于电力行业局部放电检测的各类传感器

目录 浅谈应用在电力行业局部放电检测中的传感器 (2) 1引言 (2) 1.1在线监测与状态维修的意义 (2) 1.2传感器技术促进在线监测技术的发展 (3) 1.3在线监测技术在我国的基本应用情况 (3) 1.4局部放电监测 (4) 2超声传感器 (5) 2.1超声传感器（ultrasonic sensor）的简介与原理 (5) 2.2超声波传感器在局部放电故障监测中的应用 (8) 2.2.1变压器局部放电超声定位 (8) 2.2.2真空开关真空度超声检测 (9) 2.2.3电力变压器绕组变形的超声检测 (10) 3红外传感器技术 (11) 3.1红外传感器的分类与原理 (11) 3.2红外传感器应用于高压电力设备温度的测量 (13) 4气体传感器 (15) 4.1气体传感器的分类与原理 (15) 4.2 新型燃料电池气体传感器在油中气体监测的应用 (17) 5光学传感器 (21) 5.1光纤传感器的分类与原理 (21) 5.2光纤传感器在局部放电监测中的应用 (23) 6.参考文献 (26)

浅谈应用在电力行业局部放电检测中的传感器 1引言 1.1在线监测与状态维修的意义 电气设备是组成电力系统的基本元件，是保证供电可靠性的基础。无论是大型关键设备如发电机、变压器，还是小型设备如电力电容器、绝缘子等，一旦发生失效，必将引起局部甚至全部地区的停电。 大量资料表明，导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化[1]。例如我国1984-1986年，110kv及以上等级电力变压器事故的统计分析表明，由于绝缘劣化引起的事故的台次占总事故台次的68%和总事故容量的74%。而1990年的统计分别为76%和65%。1971-1974年，我国6kv及以上的电机事故的统计分析表明，绝缘损坏事故占事故总台次的66%。1980年，电力部对36台故障电流传感器进行分析，结果是绝缘事故占92%。1990年，全国110kv 及以上等级互感器中，绝缘故障占总事故台次的55%。国外的统计结果也类似。例如，北美电力系统曾因绝缘故障引起至少三个电力局的230kv电流互感器爆炸。对美国某4.8kv配电系统在1980-1989年失效电容器的统计分析表明，其中92%是因绝缘劣化引起失效等等事故。 由以上论述可见，电气设备的多数故障时绝缘性故障。不仅是电应力作用引起绝缘劣化，导致绝缘故障，而且机械力或热的作用，或者和电场的共同作用，最终页会发展为绝缘性故障。例如，变压器短路故障产生的巨大电磁力会引起绕组变形，也使绝缘受损伤而导致发生匝间击穿；变压器内部过热可导致油温上升，使绝缘过热而发生裂解，最后发展为放电性绝缘故障。 电力设备，特别是大型设备故障会造成巨大的经济损失。有些非大型设备虽自身价值不昂贵，但故障后果严重，例如，以往互感器、电容器、避雷器常因绝缘故障发生爆炸和起火，不仅会波及临近设备，且由于故障的突发性，会因爆炸而造成人员伤亡。 鉴于绝缘故障在故障检测中所占得比重及后果的严重性，电力运行部门历来十分重视电气设备的绝缘监督，并规定每年春天对设备进行一次全面的绝缘性能检查。对电气设备进行绝缘监督的主要手段，以往是一直采用定期进行绝缘预防性试验，即根据电力部所颁发的《电力设备预防性试验规程》，对不同设备所规定的项目和相应的试验周期，定期在停电状态下进行绝缘预防性试验。这无疑在预防设备事故的发生，保证供电安全可靠方面，起着很好的作用，但是长期工作经验表明，这样一个维修体系有着一定得局限性。从经济学角度来看，定期试验和大修均需停电，不仅会造成很大的直接和间接的经济损失，而且增加了工作安排的难度。加以定期大修和更换部件也需要投资，而这种投资是否必要尚不好确定。因为设备的实际状态可能完全不必作任何维修，而仍能够继续长时间运行。若维修水品不高，反而可能使设备维修越坏，从而产生新的经济损失。其次，虽然绝缘的劣化和缺陷的发展是有统计特性的，绝缘劣化发展速度有快有慢，但总有一定的潜伏和发展时间。 20世纪70年代以来，随着世界上装机容量的迅速增长，对供电可靠性的要求越来越高。考虑到原有预防性维修体系的局限性，为降低停电和维修费用，提出预知性维修和状态维修这一新概念。气具体内容是对运行中的电力设备的绝缘状况进行连续的在线监测，随时获得能反映绝缘状况的信息。在进行分析处理后，对设备的绝缘状况作出诊断，并根据诊断的结论安排必要的维修，也即是做到有的放矢进行维修。故状态维修应包括三个步骤，即在线监

特高频局部放电测试定位方法及应用分析

特高频局部放电测试定位方法及应用分析 发表时间：2018-03-15T10:52:34.433Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：高振府周晓辰高起山贾冬明柴天龙[导读] 摘要：特高频局部放电定位的基本方法为幅值法和时差法。 （国网河北省电力公司沧州供电分公司沧州 061000）摘要：特高频局部放电定位的基本方法为幅值法和时差法。但在实际工作中，普通的幅值法和时差法往往难以有效定位。针对这一问题，本文提出了以幅值法和时差法为基础衍生出的多种定位方法，并对其相应的特点和实际应用进行了分析，以适应不同的设备结构和运行环境。 关键词：定位；特高频；带电测试；局部放电特高频局部放电测试定位方法主要依据放电信号的强度变化规律和时延规律，分别对应幅值定位法和时差定位法。在实际现场测试中，由于受设备结构、运行环境等方面因素的限制，传统的幅值法和时差法往往难以有效定位。 针对这一现状，本文在幅值法与时差法的基础上，提出了多种衍生定位方法，并对其相应的现场使用情况进行了分析说明，以克服幅值法和时差法本身存在的缺陷，满足不同测试现场的实际定位需要。 1 基础定位方法 1.1 幅值定位法 1.1.1 方法原理 记录各个测点的信号幅值，测点信号幅值越大，说明测点位置与信号源位置越接近。 1.1.2 实际应用分析 1）检测仪器最好具有多个检测通道，否则受信号稳定性影响较大； 2）若信号源为2个及以上且位于不同位置时，仪器检测到的幅值为多个信号叠加的结果，幅值法的有效性将大大降低； 3）特高频信号幅值随着测点与信号源距离增大，衰减速度较慢，且受测点限制，只能将信号源定位在某一特定区域； 4）当信号源过于强大时，会在很大区域内检测到幅值相当的信号，出现该情况时，可采用调高检测频带或关闭信号增益的办法； 5）幅值法虽然精度较低，易受干扰，但是简单快捷，使用方便，对仪器技术水平要求较低。 1.2 时差定位法 1. 2.1 方法原理 利用信号到达两个传感器的时间差和信号在设备中的传输速度，来计算信号源在两个传感器之间的具体位置。 1.2.2 实际应用分析 1）要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形； 2）对某些上升沿不是很明显的放电信号不适用，上升沿判断不准确，会造成时间差不准确； 3）时差法精度明显优于幅值法，但对仪器性能要求较高，一般用幅值法定位精度不能满足要求时，才会使用时差法。 4）单纯的使用时差法，难以确定三相共箱设备中信号源的精确位置。 2 衍生定位方法 2.1 平分面定位法 2.1.1 方法原理 该方法为时差法的变种，通过三个平分面的交点，确定放电点的空间位置。 2.1.2 实际应用分析 1）需要利用两个传感器，要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形； 2）测试中需要反复调整两个传感器的位置，对传感器的安放位置要求较灵活，对全封闭设备会受很大限制； 3）会受到设备结构以及信号源空间位置的影响，在GIS设备特高频定位工作中应用较少。 2.2 直角三角形定位法 2.2.1 方法原理 利用信号源和两个传感器之间，构成一个三角形，然后利用勾股定理求解信号源的具体位置。 2.2.2 实际应用分析 1）该方法可以对实际情况中任意高度的信号源进行精准定位； 2）该方法需要利用两个传感器，要求仪器具有很高的数据采集和处理速度，能够显示特高频时域波形； 3）测试中需要反复调整两个传感器的位置，对传感器的安放位置要求较灵活，对全封闭设备会受较大限制。 2.3 声电联合定位法 2. 3.1 方法原理 以特高频信号和超声波信号之间的时间差，乘以传播时间，得到故障点到达超声波传感器的距离，以此来判断局部放电的位置。 2.3.2 实际应用分析 1）该方法需要同时测量超声波和特高频信号，并且要显示实时波形，要求仪器具有较高的技术水平； 2）该方法主要适用于GIS设备，检测其他设备空间信号来源时，需要计算三个球面，对操作人员要求较高； 3）该方法仅适用于超声波和特高频信号都比较明显的情况； 4）该方法大大弱化了超声信号的上升沿不明显所带来的影响，因此具有很高的定位精度； 5）操作使用过程比较复杂，现场应用不多。 2.4 波形定相法 2.4.1 方法原理

GIS特高频局部放电在线监测装置技术规范书(专用部分)

GIS特高频局部放电在线监测装置标准技术规范书 （专用部分） 标书编号XXXXX 中国南方电网有限责任公司 2017年9月

目录 一、工程概述 (3) 1.1工程概况 (3) 1.2使用条件 (3) 二、设备详细技术要求 (4) 2.1供货需求及供货范围 (4) 2.2技术参数和性能要求响应表 (7) 2.3卖方需填写的主要部件来源一览表 (8) 2.4备品备件及专用工具 (9) 三、投标差异表 (9)

一、工程概述 1.1工程概况 本技术规范书采购的设备适用的工程概况如下： 表1.1 工程概况一览表（项目单位填写） 序号名称项目单位填写 1 工程名称 2 工程建设单位 3 工程地址 4 是否为扩建工程（是/否） 5 盆式绝缘子是否屏蔽（是/否） 1.2使用条件 本技术规范书采购的设备适用的外部条件如下： 表1.2 设备外部条件一览表（项目单位填写） 序号参数类型单位 正常使用条 件 特殊使 用条件 项目需 求值或 表述 投标 人保 证值 备注（须说 明本工程 适用的是 正常使用 条件或是 特殊使用 条件） 1 环境温度 1.1 最高日温度℃70 1.2 最低日温度℃-25 1.3 最大日温差K 25 2 海拔m 不超过1000m 3 太阳辐射强度W/cm2 0.1W/cm2 （风速0.5m/s）（户外） 4 覆冰厚度mm 10mm（户外） 5 最大风速m/s 35m/s（离地面10m高，10min平均风速）（户外）

6 相对湿度5％～95％（产品内部，既不应凝露，也不应结冰） 7 耐受地震能力g 地震烈度8度地区； 地面水平加速度0.25g；地面垂直加速度0.125g； 地震波为正弦波，持续时间三个周波，安全系数1.67 8 系统额定电压kV AC 220V±15％ 9 系统额定频率Hz （50±0.5） 10 谐波含量＜5% 11 大气压力kPa 80～110 12 安全要求符合GB 4943 中的相关规定及计算机机房内的GB 9361中B类安全规定。 13 安装地点室内/室外 二、设备详细技术要求 2.1供货需求及供货范围 投标方提供的设备具体规格、数量见表2.1:供货范围及设备技术规格一览表。投标方应如实填写“投标方保证”栏。 表2.1 供货范围及设备技术规格一览表（投标方填写）

带电检测试题库——特高频法超声波法局部放电检测

一、单项选择题 1、特高频GIS局放检测仪传感器及放大器的频带宽度一般为（B ）。 A、10kHz-100kHz B、300MHz-1.5GHz C、100kHz-10MHz D、1GHz-10GHz 2、应用脉冲电流法进行局部放电试验，其局部放电量试验结果的单位为（D ）。 A、kHz B、mV C、mA D、pC 3、如果局放检测方法测得的图谱如下图所示，其放电源类型应为（C ）。 A、悬浮电位放电 B、绝缘内部气隙 C、电晕 D、金属微粒 4、如果应用GIS特高频局放检测方法测得的图谱如下图所示，其放电源类型应用为（A ）。 A、金属微粒 B、绝缘内部气隙 C、电晕 D、悬浮电位 5、对于带末屏引下线的CT进行局放检测，可优先选用（C ）检测方法。 A、特高频 B、超声波 C、高频 D、地电波 6、电力电缆高频局放检测的信号频率范围为（B ）。 A、10kHz-100kHz B、3MHz—30MHz C、100kHz-10MHz D、1GHz-10GHz 7、GIS局部放电可用（A ）方法进行检测。 A、特高频、超声波 B、高频、超声波 C、高频、地电波 D、特高频、地电波

8、频谱仪的作用是（D ）。 A、观察信号的时域波形 B、观察信号的局放谱图 C、观察局放的典型图谱 D、测量信号的频率成分 9、无线电射频根据频率和波长的不同，可以划分为不同的波段，特高频频带范围规定为（B ）。 A、300MHz-1GHz B、300MHz-3GHz C、300kHz-1GHz D、1GHz-10GHz 10、电磁波在真空或空气中的传播速度是（C ）。 A、8×108m/s B、8×108m/min C、3×108m/s D、3×108m/min 11、特高频与高频局部放电检测过程中是否需要电压同步信号：（D ）。 A、特高频需要 B、高频需要 C、均不需要 D、均需要 12、超声波是指频率高于（C ）的声波。 A、100kHz B、300MHz C、20kHz D、150kHz 13、下列电力设备当中，不宜应用超声波法进行局放检测的是（A ）。 A、隔离开关 B、开关柜 C、GIS D、高压电缆终端 14、下列电力设备当中，不宜应用特高频法进行局放检测的是（D ）。 A、高压电缆终端 B、开关柜 C、GIS D、高压电缆本体 15、检测电力设备局部放电的目的在于反映其（C ）。 A、高温缺陷 B、机械损伤缺陷 C、伴随局放现象的绝缘缺陷 D、变压器油整体受潮缺陷