局部放電發(fā)生時(shí)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(lái)揭示局部放電現(xiàn)象,因此局部放電檢測(cè)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(cè)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(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行監(jiān)測(cè)中:
(1)常規(guī)電測(cè)法
該方法測(cè)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(shí),試品兩端產(chǎn)生瞬時(shí)的電壓變化△U,當(dāng)把試品接入檢測(cè)回路時(shí),就會(huì)產(chǎn)生脈沖電流。該脈沖電流信號(hào)通過(guò)輸入阻抗Zm轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖電壓信號(hào),然后再通過(guò)濾波、放大器放大、信號(hào)采集以及計(jì)算處理,測(cè)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(duì)于其它方法,其對(duì)視在放電量的定量測(cè)量能更直觀的反應(yīng)系統(tǒng)局部放電的劇烈程度。但缺點(diǎn)是抗干擾能力差,尤其是對(duì)于頻率f<1MHz的噪音干擾。同時(shí)其測(cè)量頻率范圍一般小于1MHz,信息量少,并且無(wú)法對(duì)局部放電源進(jìn)行定位。設(shè)備笨重不適合現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)。
(2)超聲波檢測(cè)法
GIS發(fā)生局部放電時(shí)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(zhǎng)較短,因此它的方向性較強(qiáng),從而它的能量較為集中。通過(guò)安置在外殼上的超聲波傳感器可以接收到這些聲信號(hào),再通過(guò)對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行分析判斷可以診斷出是否發(fā)生了局部放電并能對(duì)放電缺陷進(jìn)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(cè)時(shí)不會(huì)對(duì)GIS正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。同時(shí)傳感器與設(shè)備的電氣回路沒(méi)有聯(lián)系,便于故障定位。但缺點(diǎn)是聲信號(hào)在通過(guò)氣體和絕緣子時(shí)衰減很嚴(yán)重,無(wú)法檢測(cè)出某些缺陷(如:絕緣子氣泡)引起的局部放電,并且在實(shí)際應(yīng)用時(shí)所需傳感器較多,比較適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
(3)超高頻檢測(cè)法(UHF)
GIS發(fā)生局部放電時(shí),放電脈沖上升時(shí)間和持續(xù)時(shí)間都極短僅為幾個(gè)ns,其相對(duì)應(yīng)的頻域十分寬廣。該脈沖信號(hào)在GIS腔體中傳播時(shí)會(huì)引起電諧振,激發(fā)出頻率高達(dá)300MHz-3GHz的電磁波。電磁波傳播時(shí),不僅以橫向電磁波(TEM)形式傳播,而且還會(huì)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(hào)頻率f
(4)光學(xué)檢測(cè)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(jìn)行測(cè)量。這種方法對(duì)于檢測(cè)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(lái)的影響,使得光學(xué)檢測(cè)法的靈敏度不高,不具備對(duì)故障的定位能力。同時(shí)由于射線被SF6氣體和玻璃強(qiáng)烈地吸收,導(dǎo)致應(yīng)用該方法檢測(cè)存在“死角”,不適用于在線監(jiān)測(cè)。
(6)化學(xué)檢測(cè)法
GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),放電量會(huì)引起SF6氣體分解,產(chǎn)生SF4,SO2和SOF2等氣體,通過(guò)化學(xué)分析檢查這些分解物的含量就能評(píng)估出設(shè)備是否有局部放電或者局部放電的嚴(yán)重程度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)不受電氣和噪聲干擾,不會(huì)對(duì)GIS的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。但是GIS中的吸附劑和干燥劑可能會(huì)影響化學(xué)方法的測(cè)量;斷路器正常開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的電弧產(chǎn)生的氣體生成物,也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響;脈沖放電產(chǎn)生的分解物會(huì)被大量的SF6氣體所稀釋,因此就局部放電監(jiān)測(cè)而言,化學(xué)方法的靈敏度很差。此外檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng),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。