當(dāng)GIS內(nèi)部出現(xiàn)絕緣缺陷時(shí)，會(huì)引起絕緣電介質(zhì)局部區(qū)域電場(chǎng)畸變，當(dāng)局部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到了臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生PD，產(chǎn)生大量電荷，在電場(chǎng)的作用下，電荷會(huì)發(fā)生遷移，復(fù)合、附著等效應(yīng)，產(chǎn)生電流脈沖，同時(shí)伴隨一系列的電、熱、光、聲效應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)這些信號(hào)，就能對(duì)GIS內(nèi)部的PD過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。目前，根據(jù)PD產(chǎn)生過(guò)程中的物理現(xiàn)象而衍生出來(lái)的常用于PD信號(hào)檢測(cè)方法有如下5類(lèi)：
①脈沖電流法
脈沖電流法(IEC60270)是由英國(guó)電氣協(xié)會(huì)提出的一種被廣泛應(yīng)用于PD檢測(cè)的方法。原理圖如圖所示，圖中的Zr為保護(hù)阻抗，Cx為試品等效電容，Ck為耦合電容，Zm為檢測(cè)阻抗。當(dāng)發(fā)生PD時(shí)，試品Cx兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬變電壓ΔU，ΔU經(jīng)過(guò)Ck耦合到Zm上，并在回路中產(chǎn)生脈沖電流I，脈沖電流I在Zm產(chǎn)生的脈沖電壓降ΔUout ，采集脈沖電壓ΔUout ，并進(jìn)行放大和顯示等處理，就可測(cè)量PD信號(hào)。
②特高頻法
非周期變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)生PD時(shí)，劇烈變化的電流脈沖激發(fā)變化的磁場(chǎng)，并透過(guò)盆式絕緣子向外輻射電磁波。由于電流脈沖上升沿陡，持續(xù)時(shí)間短，其激發(fā)的電磁波頻率成分豐富，最高可達(dá)數(shù)GHz，而GIS是一個(gè)良好同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，高頻電磁波（300-3000MHz）在其內(nèi)部可有效地傳播。因此，通過(guò)在GIS內(nèi)或外安裝高頻傳感器，可以檢測(cè)由PD電流脈沖激發(fā)的電磁波信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PD的檢測(cè)。這種方法稱為特高頻法。UHF法的優(yōu)點(diǎn)是：靈敏度高，其檢測(cè)頻段為300-3000MHz，避免了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的大多數(shù)電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)；通過(guò)在GIS的多個(gè)部位安裝UHF傳感器，提取各傳感器采集的信號(hào)的時(shí)間差特征，可實(shí)現(xiàn)PD源的定位，而且由于UHF信號(hào)的上升沿陡，PD起始時(shí)刻區(qū)分度高，定位精度更高；其次通過(guò)提取UHF PD信號(hào)特征還能對(duì)故障類(lèi)型和故障嚴(yán)重程度進(jìn)行診斷。但是，雖然國(guó)內(nèi)外針對(duì)采用UHF法進(jìn)行放電量的標(biāo)定開(kāi)展了一些研究，其沒(méi)有完全解決放電量的標(biāo)定問(wèn)題。UHF信號(hào)在GIS內(nèi)會(huì)出現(xiàn)折反射，信號(hào)能量容易衰減，折反射還會(huì)是原始PD電磁波新號(hào)波形畸變，難以獲得PD準(zhǔn)確原始波形特征。
③超聲波法
GIS內(nèi)部發(fā)生PD時(shí)，局部的氣體絕緣介質(zhì)擊穿，由于放電過(guò)程中氣體分子相互碰撞產(chǎn)生超聲波脈沖。研究表明：GIS設(shè)備內(nèi)部PD超聲波信號(hào)的頻率為20-250kHz，且不同的環(huán)境條件、絕緣狀況和缺陷類(lèi)型下產(chǎn)生的PD超聲波信號(hào)頻譜不同，因此可以采用超聲傳感器采集PD信號(hào)并用于絕緣缺陷類(lèi)型的識(shí)別，另外，與UHF傳感器相同，可以根據(jù)超聲信號(hào)的幅值大小和傳播產(chǎn)生時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)PD源的定位。超聲波信號(hào)可以在固、液和氣體三相介質(zhì)中傳播，因此其不需要在GIS內(nèi)預(yù)裝，可以直接安裝在GIS外殼，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中可以采用手持方式沿GIS移動(dòng)，來(lái)逐點(diǎn)找到PD源，因此在在定位方面，其操作性比UHF法更加靈活，更方便于運(yùn)行檢修人員對(duì)設(shè)備的維護(hù)，是GIS內(nèi)PD檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)方法。但是，GIS內(nèi)PD超聲信號(hào)本身較弱，在GIS內(nèi)傳播過(guò)程中由于氣體分子碰撞產(chǎn)生能量交換和固體介質(zhì)中超聲波能量轉(zhuǎn)變成熱能等影響，超聲信號(hào)衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致其檢測(cè)靈敏度不高。同樣，超聲波檢測(cè)法也不能實(shí)現(xiàn)PD放電量的定量。
④光學(xué)檢測(cè)法
在PD過(guò)程中，由于粒子電離和復(fù)合作用，以及原子能級(jí)躍遷，會(huì)向外輻射光信號(hào)，根據(jù)輻射的光信號(hào)的波段，發(fā)展出了紅外、紫外和可見(jiàn)光PD檢測(cè)法，其中GIS中SF6氣體中PD產(chǎn)生光信號(hào)的光譜范圍大致在460-550nm之間，即主要為可見(jiàn)光。光學(xué)檢測(cè)法基本原理是采用光學(xué)傳感器接收PD產(chǎn)生的光信號(hào)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為容易進(jìn)行分析處理的電信號(hào)，然后將電信號(hào)進(jìn)行放大、輸出、存儲(chǔ)和處理。光測(cè)法檢測(cè)的是光信號(hào)，不受現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾的影響，其抗干擾能力是以上方法難以比擬的，并且可以實(shí)時(shí)對(duì)GIS PD進(jìn)行檢測(cè)。但是，由于光信號(hào)的透射性差，對(duì)于GIS這種封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)備，不能用于GIS體外檢測(cè)，而必須安裝在GIS內(nèi)部；SF6氣體對(duì)光信號(hào)一定的吸收作用，其檢測(cè)靈敏度受傳感器和PD源的相對(duì)位置影響，而且光測(cè)法存在檢測(cè)死角，對(duì)于沒(méi)有暴露在檢測(cè)視角內(nèi)的絕緣缺陷，無(wú)法進(jìn)行有效的PD檢測(cè)。目前，光纖傳感技術(shù)檢測(cè)GIS設(shè)備內(nèi)部PD尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
⑤氣體檢測(cè)法
純凈的SF6氣體化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，但是在PD作用下，SF6分子會(huì)分解成低硫化物，當(dāng)GIS氣室內(nèi)存在水分和氧氣時(shí)，這些低硫化物除了一部分會(huì)復(fù)合成SF6外，另一部分會(huì)進(jìn)一步與水分子和氧氣分子反應(yīng)，生成一系列的分解產(chǎn)物。大量研究表明：在PD作用下，SF6會(huì)分解生成SO2F2，SOF2，CF4，H2S，SO2，SOF4，CH4和CO2等特征組分氣體，通過(guò)采用氣相色譜儀和氣相質(zhì)譜儀等氣體分析儀對(duì)SF6在PD下的分解組分進(jìn)行分析，就可以對(duì)GIS內(nèi)部PD進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于不同缺陷下PD產(chǎn)生特征氣體的含量、產(chǎn)氣速率等特征不同，通過(guò)分析特征組分的產(chǎn)氣規(guī)律，可以識(shí)別絕緣缺陷類(lèi)型。目前氣體分析儀的分析精度較高，達(dá)到了ppm級(jí)，而且不受電磁干擾影響，通過(guò)定期檢測(cè)可以掌握GIS的絕緣狀況。完整的GIS是有許多個(gè)結(jié)構(gòu)單元組合而成，各單元之間通過(guò)盆式絕緣子隔離，通過(guò)分析各氣室樣氣可定位故障氣室。但是由于氣體檢測(cè)法是一種離線檢測(cè)法，而且樣氣經(jīng)常要拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，因此，從發(fā)生PD到分析出具體氣體成分，時(shí)間周期長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差，不適應(yīng)于在線監(jiān)測(cè)。另外，在分析儀器標(biāo)定時(shí)，由于SF6分解組分多為不常見(jiàn)氣體，缺乏相應(yīng)的行業(yè)一級(jí)和和二級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，各行業(yè)部門(mén)還都是采用各自配置的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，氣體分析法分析結(jié)果的準(zhǔn)確性存在一定的不可靠性，有時(shí)可能出現(xiàn)矛盾的結(jié)果?？傊?，氣體分析法現(xiàn)在還處于起步階段，現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用還有一定的難度。
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