當(dāng)GIS內(nèi)部出現(xiàn)絕緣缺陷時，會引起絕緣電介質(zhì)局部區(qū)域電場畸變，當(dāng)局部場強達到了臨界擊穿場強時，就會發(fā)生PD，產(chǎn)生大量電荷，在電場的作用下，電荷會發(fā)生遷移，復(fù)合、附著等效應(yīng)，產(chǎn)生電流脈沖，同時伴隨一系列的電、熱、光、聲效應(yīng)，通過檢測這些信號，就能對GIS內(nèi)部的PD過程進行有效的監(jiān)測。目前，根據(jù)PD產(chǎn)生過程中的物理現(xiàn)象而衍生出來的常用于PD信號檢測方法有如下5類：
①脈沖電流法
脈沖電流法(IEC60270)是由英國電氣協(xié)會提出的一種被廣泛應(yīng)用于PD檢測的方法。原理圖如圖所示，圖中的Zr為保護阻抗，Cx為試品等效電容，Ck為耦合電容，Zm為檢測阻抗。當(dāng)發(fā)生PD時，試品Cx兩端會產(chǎn)生一個瞬變電壓ΔU，ΔU經(jīng)過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 ，并進行放大和顯示等處理，就可測量PD信號。
②特高頻法
非周期變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場。當(dāng)發(fā)生PD時，劇烈變化的電流脈沖激發(fā)變化的磁場，并透過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)時間短，其激發(fā)的電磁波頻率成分豐富，最高可達數(shù)GHz，而GIS是一個良好同軸波導(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，通過在GIS內(nèi)或外安裝高頻傳感器，可以檢測由PD電流脈沖激發(fā)的電磁波信號，進而實現(xiàn)PD的檢測。這種方法稱為特高頻法。UHF法的優(yōu)點是：靈敏度高，其檢測頻段為300-3000MHz，避免了現(xiàn)場環(huán)境中的大多數(shù)電磁干擾，抗干擾能力強；通過在GIS的多個部位安裝UHF傳感器，提取各傳感器采集的信號的時間差特征，可實現(xiàn)PD源的定位，而且由于UHF信號的上升沿陡，PD起始時刻區(qū)分度高，定位精度更高；其次通過提取UHF PD信號特征還能對故障類型和故障嚴重程度進行診斷。但是，雖然國內(nèi)外針對采用UHF法進行放電量的標定開展了一些研究，其沒有完全解決放電量的標定問題。UHF信號在GIS內(nèi)會出現(xiàn)折反射，信號能量容易衰減，折反射還會是原始PD電磁波新號波形畸變，難以獲得PD準確原始波形特征。
③超聲波法
GIS內(nèi)部發(fā)生PD時，局部的氣體絕緣介質(zhì)擊穿，由于放電過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超聲波信號的頻率為20-250kHz，且不同的環(huán)境條件、絕緣狀況和缺陷類型下產(chǎn)生的PD超聲波信號頻譜不同，因此可以采用超聲傳感器采集PD信號并用于絕緣缺陷類型的識別，另外，與UHF傳感器相同，可以根據(jù)超聲信號的幅值大小和傳播產(chǎn)生時間差來實現(xiàn)PD源的定位。超聲波信號可以在固、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)場應(yīng)用中可以采用手持方式沿GIS移動，來逐點找到PD源，因此在在定位方面，其操作性比UHF法更加靈活，更方便于運行檢修人員對設(shè)備的維護，是GIS內(nèi)PD檢測中應(yīng)用最廣泛的一種檢測方法。但是，GIS內(nèi)PD超聲信號本身較弱，在GIS內(nèi)傳播過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，超聲信號衰減嚴重，導(dǎo)致其檢測靈敏度不高。同樣，超聲波檢測法也不能實現(xiàn)PD放電量的定量。
④光學(xué)檢測法
在PD過程中，由于粒子電離和復(fù)合作用，以及原子能級躍遷，會向外輻射光信號，根據(jù)輻射的光信號的波段，發(fā)展出了紅外、紫外和可見光PD檢測法，其中GIS中SF6氣體中PD產(chǎn)生光信號的光譜范圍大致在460-550nm之間，即主要為可見光。光學(xué)檢測法基本原理是采用光學(xué)傳感器接收PD產(chǎn)生的光信號，通過光電轉(zhuǎn)換器把光信號轉(zhuǎn)換為容易進行分析處理的電信號，然后將電信號進行放大、輸出、存儲和處理。光測法檢測的是光信號，不受現(xiàn)場強電磁干擾的影響，其抗干擾能力是以上方法難以比擬的，并且可以實時對GIS PD進行檢測。但是，由于光信號的透射性差，對于GIS這種封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)備，不能用于GIS體外檢測，而必須安裝在GIS內(nèi)部；SF6氣體對光信號一定的吸收作用，其檢測靈敏度受傳感器和PD源的相對位置影響，而且光測法存在檢測死角，對于沒有暴露在檢測視角內(nèi)的絕緣缺陷，無法進行有效的PD檢測。目前，光纖傳感技術(shù)檢測GIS設(shè)備內(nèi)部PD尚處于實驗室研究階段。
⑤氣體檢測法
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分子會分解成低硫化物，當(dāng)GIS氣室內(nèi)存在水分和氧氣時，這些低硫化物除了一部分會復(fù)合成SF6外，另一部分會進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會分解生成SO2F2，SOF2，CF4，H2S，SO2，SOF4，CH4和CO2等特征組分氣體，通過采用氣相色譜儀和氣相質(zhì)譜儀等氣體分析儀對SF6在PD下的分解組分進行分析，就可以對GIS內(nèi)部PD進行監(jiān)測。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，通過分析特征組分的產(chǎn)氣規(guī)律，可以識別絕緣缺陷類型。目前氣體分析儀的分析精度較高，達到了ppm級，而且不受電磁干擾影響，通過定期檢測可以掌握GIS的絕緣狀況。完整的GIS是有許多個結(jié)構(gòu)單元組合而成，各單元之間通過盆式絕緣子隔離，通過分析各氣室樣氣可定位故障氣室。但是由于氣體檢測法是一種離線檢測法，而且樣氣經(jīng)常要拿到實驗室進行分析，因此，從發(fā)生PD到分析出具體氣體成分，時間周期長，實時性差，不適應(yīng)于在線監(jiān)測。另外，在分析儀器標定時，由于SF6分解組分多為不常見氣體，缺乏相應(yīng)的行業(yè)一級和和二級氣體標準物質(zhì)，各行業(yè)部門還都是采用各自配置的氣體標準物質(zhì)進行標定，氣體分析法分析結(jié)果的準確性存在一定的不可靠性，有時可能出現(xiàn)矛盾的結(jié)果?？傊瑲怏w分析法現(xiàn)在還處于起步階段，現(xiàn)場廣泛應(yīng)用還有一定的難度。
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