局部放電發(fā)生時伴隨有各種物理的、化學(xué)的、光的、電的效應(yīng)。從原理上講,任何一種現(xiàn)象都可以用來揭示局部放電現(xiàn)象,因此局部放電檢測的技術(shù)手段包括電的方法和非電的方法。下面介紹的幾種局部放電檢測方法就是基于這些效應(yīng)孕育而生的,有些已經(jīng)廣泛應(yīng)用于GIS的實際生產(chǎn)和運行監(jiān)測中:
(1)常規(guī)電測法
該方法測量和分析局放產(chǎn)生的電流脈沖,因此也稱脈沖電流法。GIS發(fā)生局部放電時,試品兩端產(chǎn)生瞬時的電壓變化△U,當把試品接入檢測回路時,就會產(chǎn)生脈沖電流。該脈沖電流信號通過輸入阻抗Zm轉(zhuǎn)換成一個脈沖電壓信號,然后再通過濾波、放大器放大、信號采集以及計算處理,測定出局部放電的一些基本量(如:視在放電量q、局部放電脈沖大小、數(shù)量與相位)。相對于其它方法,其對視在放電量的定量測量能更直觀的反應(yīng)系統(tǒng)局部放電的劇烈程度。但缺點是抗干擾能力差,尤其是對于頻率f<1MHz的噪音干擾。同時其測量頻率范圍一般小于1MHz,信息量少,并且無法對局部放電源進行定位。設(shè)備笨重不適合現(xiàn)場局部放電檢測。
(2)超聲波檢測法
GIS發(fā)生局部放電時分子間劇烈碰撞并在宏觀上瞬間形成一種壓力,產(chǎn)生超聲波脈沖,其中包含橫波,縱波和表面波。在SF6氣體中只有縱波可以傳播并且衰減很大,而在帶電導(dǎo)體,絕緣子和金屬殼體等固體中傳播的除縱波外還有橫波,橫波在固體中衰減小。由于超聲波的波長較短,因此它的方向性較強,從而它的能量較為集中。通過安置在外殼上的超聲波傳感器可以接收到這些聲信號,再通過對聲信號進行分析判斷可以診斷出是否發(fā)生了局部放電并能對放電缺陷進行定位。超聲波傳感器通常采用非侵入式結(jié)構(gòu)不需要預(yù)先安裝到GIS本體中,檢測時不會對GIS正常運行產(chǎn)生影響。同時傳感器與設(shè)備的電氣回路沒有聯(lián)系,便于故障定位。但缺點是聲信號在通過氣體和絕緣子時衰減很嚴重,無法檢測出某些缺陷(如:絕緣子氣泡)引起的局部放電,并且在實際應(yīng)用時所需傳感器較多,比較適用于現(xiàn)場檢測。
(3)超高頻檢測法(UHF)
GIS發(fā)生局部放電時,放電脈沖上升時間和持續(xù)時間都極短僅為幾個ns,其相對應(yīng)的頻域十分寬廣。該脈沖信號在GIS腔體中傳播時會引起電諧振,激發(fā)出頻率高達300MHz-3GHz的電磁波。電磁波傳播時,不僅以橫向電磁波(TEM)形式傳播,而且還會建立高次橫向電波(TE)和橫向磁波(TM)。TEM波為非色散波,可以以任何頻率在GIS中傳播,但頻率越高衰減越快。TE和TM則不同,它們具有各自的截止頻率fc。GIS截面積愈大,fc愈低。若信號頻率f
(4)光學(xué)檢測法
由于局部放電產(chǎn)生光輻射,可以在GIS內(nèi)部安裝光傳感器進行測量。這種方法對于檢測已知部位的放電很有效,但是由于GIS內(nèi)壁光滑而引起的反射所帶來的影響,使得光學(xué)檢測法的靈敏度不高,不具備對故障的定位能力。同時由于射線被SF6氣體和玻璃強烈地吸收,導(dǎo)致應(yīng)用該方法檢測存在“死角”,不適用于在線監(jiān)測。
(6)化學(xué)檢測法
GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時,放電量會引起SF6氣體分解,產(chǎn)生SF4,SO2和SOF2等氣體,通過化學(xué)分析檢查這些分解物的含量就能評估出設(shè)備是否有局部放電或者局部放電的嚴重程度。這種方法的優(yōu)點是檢測時不受電氣和噪聲干擾,不會對GIS的正常運行產(chǎn)生影響。但是GIS中的吸附劑和干燥劑可能會影響化學(xué)方法的測量;斷路器正常開斷時產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生的氣體生成物,也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響;脈沖放電產(chǎn)生的分解物會被大量的SF6氣體所稀釋,因此就局部放電監(jiān)測而言,化學(xué)方法的靈敏度很差。此外檢測時間較長,因而限制了該方法的使用,比較適合用作輔助方法分析GIS的絕緣故障。