组合电器局部放电带电检测浅析

组合电器局部放电带电检测浅析

摘要：组合电器内的绝缘主要是气体绝缘和固体绝缘两种形态，几乎在组合电

器的各类缺陷发生过程中都会产生局部放电现象，长期局部放电的存在会使SF6

微弱分解、环氧材料腐蚀、绝缘材料电蚀老化。利用便携式仪器对组合电器中的

局部放电进行检测是一种行之有效的手段，能在不停电的前提下，及早发现和定

位组合电器的绝缘缺陷，保障设备安全稳定运行，有效指导检修和维护工作的开展。

关键词：组合电器；局部放电；带电检测

当前，随着我国经济高速发展、现代化建设日益完善，电力资源稳定供应已

经成为确保社会秩序正常运转的关键。相应的，从工业需求到生活需求，各行业、人群在对电力系统稳定性、可靠性提出更高要求的同时，也促使电力部门不断提

升预防检修技术能力，变电设备局部放电带电检测技术就是其中一项重要内容。

1 组合电器局部放电带电检测方式

目前组合电器局部放电带电检测的方式分为超声波法、特高频法（UHF）、

气体分析法三种。超声波法由于声波的衰减，导致检测有效距离很短，可直接对

局放源进行定位（<10cm），其优点是灵敏度高、抗电磁能力强、定位准确度较高、传感器布置不受限制，缺陷是易受环境噪声或机械振动影响、超声信号在绝

缘材料中衰减较大、对测试人员的水平和经验要求较高。特高频法由于电磁波在

组合电器中传播时衰减较小，不仅产生反射还引起谐振，使得局放信号振荡时间

加长，便于检测，其优点是灵敏度高、能有效避开现场电晕干扰、可根据时间差

计算局放源位置实现定位，缺点是仅适用盘式绝缘子无屏蔽的组合电器、对示波

器要求较高。气体分析法由于SF6气体分解产物从产生到扩散，需要一定的过程，且只有浓度积累到一定水平后才能被检测发现，故响应速度较慢，检测灵敏度较低，适用于辅助检测或组合电器设备故障后气室定位查找。

2 特高频局放检测方法（UHF）

由于局部放电发生过程中，会出现陡度较大的电流脉冲，同时向周围辐射电

磁波，特高频局放检测法就是通过UHF传感器测量局部放电所激励的特高频信号，实现局部放电测量和定位的。特高频局放检测能够检测出金属尖端、悬浮电位、

自由金属颗粒、绝缘表面放电、绝缘子内部气隙类型的放电缺陷。特高频局放检

测过程中通信干扰、荧光干扰、马达干扰、雷达干扰等会对局放信号采集造成较

大困难，可通过关闭及避开干扰源、屏蔽带法、背景干扰测量屏蔽法、滤波器法

等方式进行排除，确保测试的准确性。对于组合电器内部存在放电源的情况，可

采用幅值法、时差定位法、声电联合法进行定位，并综合分析判断；对于组合电

器外部存在放电源的情况，可采用平分面法、三角形法进行定位，并综合分析判断。

3 超声波局部放电检测方法

由于局部放电发生过程中，分子间剧烈碰撞并形成一种压力，产生超声波脉冲，超声波信号具有横波、纵波和表面波三种传播形式，超声波局部放电检测法

就是通过超声波传感器测量局部放电产生的超声波信号，实现局部放电测量和定

位的。超声波局放检测能够检测出尖端电极、悬浮电位、自由金属颗粒、绝缘子

表面颗粒类型的放电缺陷。超声波局放检测过程中外界环境干扰、GIS壳体振动

干扰、磁致伸缩干扰、感应电干扰等会对局放信号采集造成较大困难，可通过消

除干扰源、背景对比、图谱分析、横向比较、分时段检测、综合分析等方式进行

排除，确保测试的准确性。在排除干扰后，可通过幅值法、频率法、时差法、声

电联合法对超声波异常信号进行定位，并综合分析判断。

4 注意事项

4.1特高频局放检测注意事项

（1）传感器应与盆式绝缘子接触紧密，以减少外部静电干扰及测量测量偏差。（2）盆式绝缘子必须为非屏蔽状态，若存在金属材质的浇筑孔连片，测试前必

须拆除，测试完成后及时恢复原状。（3）检测时应最大限度保持测试周围信号

的干净，减少人为制造的干扰源。

4.2超声波局放检测注意事项

（1）应在测试过程中采取减少环境噪声的措施，加强三相对比和同类设备横向对比排除干扰。（2）检测时，两个检测点之间的距离不应大于1cm，若发现

异常信号应在该位置多次测量找到幅值最大点位。（3）耦合剂使用应恰当，避

免使用过多造成衰减、使用过少影响测试稳定性。

5 典型案例分析

通过对特高频局放、超声波局放典型缺陷进行分析总结，能够不断积累各类

型放电特征图谱，便于现场检测时及时判断异常信号类型，科学指导后续检修方

案制定。

5.1特高频信号异常典型案例

对某220kVGIS设备进行局部放电带电检测时，发现I母PT间隔C相的四个

盆式绝缘子均存在典型特高频局部放电信号，背景传感器未检测到异常局部放电

信号。进行超声波局部放电检测，未发现明显放电信号。对该气室进行SF6气体

分解产物和湿度测试，测试数据均正常，未检出SO2。

图1 特高频测点的三维图谱

在图1中可见背景测点在50个周期内为出现放电信号。测点1至测点4的PRPS图谱均体现出明显的工频相关性，具有典型的局部放电特征，极性效应不明显，正负半周均有局部放电信号出现。测点2处所测的特高频局部放电信号较多，信号分布相位最广，其次为测点2处所测信号。测点1和测点4所测特高频局部

放电信号较少，幅值变化较大。因此推断测点1离放电源较远，测点2离放电源

最近。

为了精确诊断GIS内部缺陷状态，利用特高频信号进行精确定位。特高频测

点2和测点3所采集的特高频信号到达先后，测点3的特高频信号领先测点2的

信号0.4ns，经定位计算，放电点应位于测点3所在盆式绝缘子往右11.5cm处。

根据装配图得知，测点2和测点3处的盆式绝缘子凸面朝向刀闸一侧，因此判断

缺陷应在测点2即靠近PT一侧垂直的盆式绝缘子处。后经解体验证，发现缺陷

盆式绝缘子金属嵌件与环氧树脂交界面存在放电痕迹，为典型的固体绝缘相关缺陷。更换绝缘盆子后，异常信号消除。

5.2超声波信号异常典型案例

对某500kVGIS设备进行局部放电带电检测时，发现5043开关A相CT2侧与5053开关A相CT2侧之间的Ⅱ母母管A相间最低处部位存在异常超声波信号，

信号幅值约为20dB，频率成分相关性不明显，相位分部分散，飞行图谱具有自由金属颗粒放电特征。判断该位置存在局部放电，放电类型为自由颗粒并伴随一定

的电晕特征。经精确定

位分析，最终确定了放电位置。

后经解体验证，发现该气室定位位置存在放电痕迹，且气室底部有多根金属