【技术】GIS局部放电检测技术

3、现场灵敏度校核方法

现场工作人员希望得到特高频检测月传统检测方法之间的联系，即用特高频检测结果表征pC值。但目前的研究结果表明，国内外学者都认为其与脉冲电流法隶属于两个不同的物理方法，两者之间不存在明确的等效关系。

GIS中特高频信号的检测依赖因素很多，如传感器特性，缺陷与传感器位置之间的路径（传感器布置及距离）等。此外，检测结果还受检测设备的影响，如传输电缆、放大器、频谱分析仪及传感器安装位置等，而且缺陷处放电的放电量也很难准确获得。因此，目前认为适合于IEC60270标准中的标定，对于特高频测量系统而言几乎是不可能的。

出于工程实际应用的目的，IEC和CIGRE（WGD1.25）提出了确定特高频检测系统灵敏度的流程和方法。

该方法分两个步骤：

步骤1：实验室测试

步骤2：现场测试

校验流程为：

1、确定人工脉冲源及缺陷。人工脉冲源幅值可调，缺陷可采用金属微粒。

2、实验室测试。确定与5pC放电相当的人工脉冲源幅值。

3、现场测试。确定现场是否可检测到相当于5pC放电的电磁波信号。

4、根据校验结果，确定灵敏度。

步骤1：实验室测试

实验室测试的目的是确定与真实缺陷相关的人工脉冲的幅值，人工脉冲会在现场使用。步骤1的试验装置如图4所示。

图4步骤1

一个人工缺陷设置在GIS间隔中靠近特高频传感器C1的位置。当电压升高到足够高时，缺陷就会发生放电。缺陷放电产生的放电量可以通过IEC60270方法进行检测得到。缺陷放电产生的特高频信号通过特高频传感器C2检测到，当IEC60270方法检测到放电量为5pC的时候，记录此时C2检测到的特高频信号A，这个特高频信号幅值A将会在下面的步骤中与人工脉冲信号进行比较。

将人工脉冲注入传感器C1，如图5所示。

图5人工脉冲注入

人工脉冲产生的特高频信号可以被传感器C2进行检测。检测到的幅值B同人工缺陷产生时检测到的幅值A进行比较。不断调节人工脉冲的幅值，直到A和B的值基本相等，即A=B±20%。

例如对于一个420kV的封闭直立GIS间隔，当外加电压为385kV时，一个长度为3mm的金属微粒会产生约5pC的放电量。其缺陷所产生的信号和人工脉冲源所产生信号的频谱比较如图6所示。

（a）缺陷信号              （b）人工脉冲信号

图6信号对比

可以看出，在低于1.5GHz以下的频段，这两个信号的频谱分布是很类似的，包括幅值信息。在300MHz~1.5GHz范围内，其幅值误差在4%以内，满足要求。因此可以认为该人工脉冲可以模拟一个放电量为5pC的缺陷辐射出的电磁波信号。

步骤2：现场测试

图7现场测试图

如果人工脉冲激发的特高频信号能够在被校核设备传感器耦合得到，那么认为这个设备在这个安装位置是具有5pC的检测灵敏度。

可以看出，对于这种灵敏度校核方法而言，主要是校验检测系统安装在GIS现场时，其是否具有可检测到5pC放电量的能力，或者是在那些范围内可以检测到5pC放电水平的能力。由于在实验室和现场均采用相同的传感器，其本质上是对其安装位置的校验，而无法对测量系统本身的灵敏性进行校验。但如果采用一个得到认可的标准传感器及检测装置时，则可对检测系统本身进行校核。

尽管可以通过校验来确定检测系统的检测灵敏度，但对于不同的检测方法，还是使用其自身的单位为好，不要纠结于和pC的对应，毕竟不同的检测方法所产生的物理机制不一样。

4、超声波检测法

国际大电网CIGRE认为声发射检测方法(又称超声方法)与特高频检测方法均适用于GIS局部放电测量，二者均具有很好的灵敏度。但对于超声波检测而言，对于盆式绝缘子表面类型的放电目前认为检测灵敏度很低，甚至检测不到。

实际上对于特高频和超声波，一旦局放涉及到固体绝缘介质，其检测灵敏度均不高，现场检测时需注意。