GIS局部放电(PD)的本质是设备内部局部电场强度超过绝缘介质的耐受能力,引发绝缘介质(气体、固体、交界面)的微小击穿。由于GIS内部空间极限压缩、绝缘裕度小、场强高,因此任何微小缺陷都可能成为放电源头,如毛刺/尖角、接触不良、绝缘子内部缺陷等。
局放虽能量小(单个脉冲通常几pC到几千pC),但其累积效应不可逆,当GIS设备出现局放现象后一般会出现不同的表征,主要表现为多种物理场信号。如电脉冲信号(纳秒级快速脉冲)多在工频正负半周内出现,频率与电压相关;特高频电磁波(300MHz~3GHz)通过盆式绝缘子向外辐射,可被外部传感器捕获;超声波(纵波/横波/表面波)主要是放电引起气体分子剧烈碰撞产生压力波。
此外还有光辐射,表现为放电伴随微弱可见光/紫外光;化学反应主要为SF₆分解产生SO₂、SOF₂、H₂S等有毒/腐蚀性气体;局部发热表现为放电点温度骤升,可用红外热成像定位;机械振动则是由于放电引起GIS金属容器壁振动,产生声波等。这些不同症状均是局部放电产生后会出现的情况,因此针对局部放电的检测也主要是基于这些技术原理来进行开展,而不同缺陷类型的放电特征差异是其关键诊断依据。
目前针对GIS局放的主流检测技术形成了"多技术融合"的体系,特高频法(UHF)是最成熟、应用最广的一种技术,通过安装在盆式绝缘子上的传感器捕获局放产生300MHz~1.5GHz电磁波,这种技术优点在于抗干扰能力强(可避开工频及低频干扰)、灵敏度高、可定位、可识别缺陷类型,内置式传感器灵敏度高、外置式则更便于在线监测。能够实时采集幅值、相位、频次;生成PRPD(相位-放电量)、PRPS(相位-放电量-时间)谱图,并支持趋势分析与报警。
超声波检测法(AE)是基于局放产生超声脉冲,通过压电传感器贴附在GIS外壳检测,这种方法不受电气干扰,可辅助定位;声电联合法(UHF+超声波)同时采集UHF和超声信号,通过对比分析有效排除干扰,提高定位精度和缺陷识别准确性;化学检测法分析SF₆气体分解产物(SO₂、SOF₂、H₂S等),辅助判断放电严重程度,避免误判,可结合局放进行综合分析。通过多技术融合在线监测,结合AI智能诊断,实现从"被动抢修"到"主动预防"的转变,从而大幅降低非计划停电风险,保障GIS设备安全、稳定、高效运行。
本文由陕西公众智能科技有限公司小编撰写。
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