GIS局部放电检测及在线监测
介绍
在气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）和气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）调试和运行时，通常采用局部放电测量来验证绝缘系统的完整性。特别是已经达到了预期使用寿命的GIS和GIL设备，通过带电检测或在线监测局部放电活动来保持继续安全运行。一般情况下使用超声波或超高频方法进行检测或监测局部放电活动。
局部放电
局部放电是最显著的绝缘劣化指标。在气体绝缘的高压试验设备帮助下，局部放电测量可以识别整个绝缘系统的缺陷部件，并有助于防止早期故障。为了能进行灵敏和可靠的测量，必须要考虑到噪声干扰等相关问题。
通常，在装配和安装GIS或GIL后，要进行多项测试，包括耐压和局部放电测量，以验证绝缘系统的完整性。尤其是现场安装涉及到露天作业时，这对绝缘系统造成相当大的风险。最显著的是，可能将颗粒带入气室内，随后会导致内部放电。其次是 绝缘子表面的污垢痕迹可能会引起表面放电，甚至会导致击穿。此外，GIS或GIL的重要部件也可能在安装过程中损坏，从而导致故障。其他未经过预先测试的组件可能由于内部裂纹、空隙或分层而发生局部放电。所有以上这些导致早期故障的潜在风险都应在调试测试期间识别和定位。
表面痕迹放电的局部放电图谱
根据GIS或GIL的特性，应用不同的测试方法。
常规的测试（IEC60270）
根据IEC60270标准进行的GIS测试，通常在屏蔽室进行，也可以在现场进行。然而，一些条件限制了使用。例如，用于采集局部放电信号的频带被AM无线电传输占用以及使用这些频带会受到来自晶闸管开关脉冲噪声的干扰。因此，使用低于1MHz的频带测量需要尽量减少环境噪声的干扰。
一些GIS制造商在变频谐振试验装置与便携式局部放电检测仪(ICMcompact)结合使用方面有着丰富的经验。通过仔细设置设备，可以在现场条件下达到与工厂测试相当的噪声水平，同时满足质量保证（QA）测试的标准。
使用铠装谐振试验设备进行现场测试
超高频局部放电测试
一般来说，如果不使用金属封闭的变压器或电抗器，外部套管和高压引线就是有效的天线从而接收外部噪声。因此，根据IEC60270频率的测试可能无法满足局部放电测试的灵敏度要求。在这种情况下，如果具有合适的内置式传感器或外部传感器，使用超高频范围内的频段可以提供合理灵敏的局部放电测量。
UHF校准脉冲发生器CAL2B
超声波局部放电测试
局部放电活动除了发出电信号外，还会产生超声波信号。在GIS设备上可以在线检测超声波信号，不需要对GIS进行任何修改，且较容易应用，但是这类超声波信号的衰减要比UHF信号快得多。
对于GIS设备中的自由颗粒放电，颗粒大小和形状影响局部放电的发生，每次“弹跳”都会产生放电，期间可能有几个交流电压周期的飞行时间，而且这种弹跳粒子会产生机械冲击，因此，可检测的超声信号往往比电信号强。
AIAcompact可用于声学测量的便携式仪器，具有飞行时间测量模式。此外，该仪器还提供了UHF传感器的测量，并且可以自动检测传感器类型选择相应的工作模式。
AIAcompact局部放电分析仪
击穿放电定位
在GIS和GIL设备调试过程中，在第一次施加试验电压时就可能出现早期击穿故障。而早期故障的定位对于现场验收试验非常有益。当测试大型GIL时，在建筑工地环境(声)噪音阻碍了远程故障的可听性。在这种情况下，通过击穿放电定位设备可有助于确定故障位置而减少不必要的损失，也可以避免因打开没有故障的气室带来更大风险。
便携式ATTanalyzer击穿放电定位仪用于测量击穿故障位置。利用分析声学信号传播时间来定位故障，从而提高维修效率，降低成本。
ATTanalyzer击穿放电定位仪显示故障在传感器2附近
ATTanalyzer击穿放电定位仪传感器单元
在线测试
GIS或GIL在运行(在线)时，局部放电测试需要安装传感器。内部屏蔽的杂散电容通常不够大，不能在IEC60270频率范围内进行测量。因此，在线测量通常在超高频范围内或使用超声波传感器进行。使用外部传感器安装于非屏蔽盆式绝缘子。此外，相邻的法兰也需要屏蔽，以防止外部UHF信号进入GIS，从而妨碍测量。最方便的是超声波测量，可以在在线条件下进行，因为应用这种技术不需要任何准备或修改GIS。
观察窗式UHF传感器
连续在线监测
SF6气体条件下，通常使用超高频方法进行局部放电的在线监测。此外，因为局部放电发生时，电子雪崩上升时间可达到200ps，导致局部放电信号带宽远高于1GHz，而这种脉冲信号的高频分量在经过GIS或GIL时，由于导体或外壳直径的变化而引起阻抗变化的反射，从而导致信号强烈的衰减和失真。所以在线监测时安装超高频传感器的位置尤为重要，必须采用传感器之间的交叉耦合矩阵进行测试，以验证传感器位置可以覆盖整个GIS。
GISmonitor GIS局部放电在线监测系统
