上世紀八十年代,英國中央電力局兩位工程人員(yuán)通過(guò)設備改進(jìn)將局部(bù)放電(diàn)檢測裝置的檢測工作頻率頻率從MHz數量級成功提(tí)升到GHz水平,並成功的在電氣設備中檢測到(dào)由於局部放電激(jī)發出的高頻電磁波。特高頻局部放電檢測法逐步(bù)成為電氣設備特別是GIS設備檢測局部放電的重要方(fāng)法(fǎ)。
(一)特高頻局(jú)部放(fàng)電檢(jiǎn)測法的原理
局部放電通常發生在絕緣水平相對較低且位於及不均勻電場(chǎng)的狹窄間隙之間,其放電呈間歇性且過程極短,放電時間在納秒級,這種脈衝型間歇放電會向外釋放相應的電磁(cí)波,頻(pín)率在GHz數量級,特高頻局部放電檢測法(Ultra-High-Frequency,簡稱UHF)即是通過特高頻接收(shōu)裝置(傳感器)對由局部放電產生的特高頻電磁波進行檢測來判(pàn)斷局部放電的位置及(jí)放電(diàn)程度等信息,通常情況下由局(jú)部放電激發出的特高頻電磁波頻率在(zài)300MHz到3GHz之間。在這個頻段中噪聲衰減非常大,因(yīn)此(cǐ)通過一(yī)定的A/D轉(zhuǎn)換裝(zhuāng)置可以(yǐ)完美再現局部放電的(de)脈衝信號,這也是特高頻法(fǎ)抗幹擾性強的主要原(yuán)因。在實際應用過程中有內置傳感器和外置傳感器(qì)兩(liǎng)種模式,下圖是以GIS設備為例示(shì)意UHF外置傳感器和UHF內置傳感器。

GIS設備內置、外置傳感器示意圖
1. 靈敏度高。
GIS設備空腔中充(chōng)滿了SF6氣體,GHz數量級(jí)的電磁波在這種介質中損耗很小(xiǎo),同時在空腔中傳播受到內部設備(bèi)的阻攔,會發生不同方向的反射,並會在GIS設備空腔內形成諧振,延長了局部(bù)放電特高頻信號的振蕩時間(jiān),有利於(yú)傳感器(qì)對這種高頻信號(hào)的捕捉,因此(cǐ),其靈敏度相(xiàng)較超聲波法更高,安裝的(de)傳感器數量更少(shǎo)。
2. 具備較強的抗(kàng)幹(gàn)擾能力。
隨著GIS設備容量不斷增大及現場(chǎng)設備布置複雜等因素會產生很多(duō)電磁或機械噪聲幹擾,會給(gěi)局部放(fàng)電的檢測(cè)工作帶來很大的誤差,其中電暈放電是引起電磁幹擾的常見原因,但是由於電暈放電所(suǒ)產生的電磁波頻率在200MHz左右,常用特高頻局部放電檢測裝置的檢測頻率都在300MHz以上因此可以(yǐ)有效的避(bì)免了電暈放電的幹擾(rǎo)。
3. 局部放電點定位準確。
電(diàn)磁波在(zài)GIS腔體內(nèi)傳播的速度可近似為光速(sù),因此通過檢測局部放電特高頻信號傳播到相鄰兩個傳感器的時間差就可以通過計算(suàn)確定局部放電點的精確位置,為下一步的缺陷處理提供準確(què)的位置參數。
4.可實現對局部放電類(lèi)型的識別。
每一種局部放(fàng)電都有類(lèi)似“指紋”的特有的頻譜特征,通過建立放電(diàn)類型識別“專家庫”(各種(zhǒng)不同類型頻譜的分類匯集整(zhěng)理),來實現對檢(jiǎn)測結果局方類型(xíng)的快(kuài)速、準確判斷。
(二)特高頻局部放電檢測方法
1. 檢測(cè)儀器包(bāo)括:
(1)傳感器:能(néng)夠接收300MHz-3 GHz特高頻電磁(cí)波信號的耦合器;
(2)信號放大器:對接收到的信號進行放(fàng)大處(chù)理;
(3)信號處(chù)理設備:對耦合器接收到的特(tè)高頻信號進行處理;
(4)數據處理終端(PC):通過專用分(fèn)析軟件對接受到的特高頻信號頻譜進行分(fèn)析和(hé)識別。
2. 檢(jiǎn)測流程
(1)根據不同型號檢測設備的要求連接傳感(gǎn)器(耦合器),信(xìn)號處理設備以及數據處理終端(PC),並檢查各部分連接是否可靠(kào),必要時可加裝信號放大係統以滿足工作需要。然後將傳感器(耦合器)固(gù)定在GIS設備的盆式絕緣子上,如圖。

GIS設(shè)備特高頻局放(fàng)試驗連接(jiē)示意圖
(3)根(gēn)據作業指導書填寫標(biāo)準,填(tián)寫試驗地點,被檢設備,試驗時間(jiān)等基礎數(shù)據,並根據試驗現場情況(kuàng)調整信號閡(hé)值。
(4)接通檢測信號,開始檢測,對讀取到的頻譜信(xìn)息進行(háng)判斷,如無故障波形則繼續對下一個測量點進行檢測如有疑似異(yì)常信號(hào)應(yīng)對其進行記(jì)錄並做進一步的研判。
3. 檢測注意事項
(1)保證接線正確,與裸露帶電設備保持足夠的安(ān)全距離,確保人身安全。
(2)合器應與盆式(shì)絕緣子充分緊密接觸,並固定結實,同時耦合器應位於用來固定絕緣(yuán)子位置(zhì)的螺栓中間,避免金屬構(gòu)件對(duì)腔體(tǐ)內(nèi)電磁波的屏蔽作用,並防止耦合器與金(jīn)屬構件產生的靜電對檢(jiǎn)測數據的幹擾。
(3)確保被檢測設備附近電磁信號環境的潔淨,避免手機、對講機及其他設備的電磁波汙染。
(4)是否加裝信號放大器要視被檢設備異常信號的強弱而定。
(5)檢測前應檢查同軸電纜保護層有無破損,如有需更換。
(三)特高頻局部放電檢測方法的優缺點及(jí)應(yīng)用範(fàn)圍
優點(diǎn):1. 靈敏度高(gāo),抗幹擾性強;
2. 原(yuán)理及現場應用符合性好,是局部(bù)放電檢測技術的(de)發展方向。
缺點:
1. 內置傳感器安裝技術標準要求高,GIS腔體(tǐ)內部絕緣設(shè)計需重新考慮(lǜ);
2. 目前僅(jǐn)在GIS設(shè)備上應用較多,其他設備推廣有困難(nán);
3. 偶爾誤報。監測應用過程中會發生誤報(bào),給變電運維人員帶來一定困擾。