Q／GDW 11059.1-2018  气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则 第1部分：超声波法

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带电检测应满足以下安全要求： a）应严格执行Q/GDW1799.1的相关要求； b）应严格执行发电厂、变（配）电站巡视的要求； C 检测至少由两人进行，并严格执行保证安全的组织措施和技术措施： 对复杂的带电检测或在相距较远的儿个位置进行工作时，应在工作负责人指挥下，在每一个工 作位置分别设专人监护，带电检测人员在工作中应思想集中，服从指挥； e 应确保操作人员及测试仪器与电力设备的带电部分保持足够的安全距离； f 应熟悉设备结构，检测时避开设备防爆口或压力释放口； GIS进行操作时，禁止检测人员在其外壳上进行工作； h 测试现场出现明显异常情况时（如异音、电压波动、系统接地等），应立即停止测试工作并撤 离现场。

带电检测满足以下环境条件要求： a GIS设备工作在止常气体压力下，并处于带电运行状态，在GIS设备上无各种外部作业： b 金属外壳应清洁、无覆冰等； C 进行检测时应避免干扰源和大型设备振动及人员频繁走动带来的影响； 避免在雨、雪、雾、露天气条件下进行检测。

带电检测应满足以下检测周期要求： 新安装及A、B类检修重新投运后1个月内进行一次运行电压下的超声波局部放电检测，记录 每一测试点的测试数据作为初始数据，今后运行中测试应与初始数据进行比对； 6 新安装及A类检修后的GIS设备，在主回路现场交接耐压试验完成后海洋标准，应在1.2倍额定电压下 进行局部放电检测；GIS设备恢复电压互感器、避雷器与主回路连接后，应在运行电压下进行 电压互感器、避雷器间隔的局部放电检测； 正常运行设备，1000kV电压等级设备1个月1次；220kV~750kV设备1年一次；110（66）kV 及以下设备2年一次； d 检测到GIS有异常信号但不能完全判定时，可根据GIS设备的运行工况，缩短检测周期，增加 检测次数，并分析信号的特点和发展趋势，必要时采用特高频法、SF。分解物检测等方法进行 综合判别； e） 必要时，对重要部件（如断路器、隔离开关、母线等）进行重点检测； f）对于运行年限超过15年以上的GIS设备，宜缩短检测周期。

8.2.1背景噪声测试

在传感器上均匀涂抹专用耦合剂，并置于邻近金属构架上进行测量

测试点选取方法如下： 对于GIS设备，在断路器断口处、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、 导体连接部件和盆式绝缘子两侧等处均应设置测试点。水平结构分布的气室，测点宜选择在气 室侧下方。竖直结构分布的气室，测点宜选择在靠近绝缘盆子处； b） 母线气室宜每2m~3m距离设置1处测试点，当发现异常时可缩短检测距离； c）宜保持每次测试点的位置一致，以便于进行比较分析； 在检测到异常信号后，在异常信号最强处壳体圆周上选取至少五个点进行比较，最终找到信号 最大点； 气室内壁有绝缘支撑点的位置为超声波检测最佳位置，可根据气室内部结构优先选支撑点位 置。

在传感器与测点部位间应均匀涂抹专用耦合剂并适当施加压力，以尽可能减小检测信号的衰减。测 量时传感器应与GIS壳体保持相对静止，在诊断性检测或其它长期监测时宜采用绑定固定传感器的方式 进行。当检测部位较高时，可将传感器固定在专用检测杆上进行检测，检测过程中应保持专用检测杆稳 定，且保证传感器表面与设备壳体表面充分接触。

8. 2. 4 测试时间

例行试验时，超声波信号稳定后测试时间不少于15s。诊断性试验时，超声波信号稳定后测试时间 不少于30

对测试数据应及时存储，并进行分析诊断。对无异常的测试点，至少保存一组检测数据。对异常测 试点，应在该异常点附近进行多点检测，查找信号最大点的位置并至少保存三组检测数据。

8. 3. 1一般性原则

统筹考虑测试数据的突变性、相邻测试点数据是否存在有规律的衰减性、信号传输的时延性、 重复性、典型缺陷及干扰比较、横向对比结果（对比A、B、C三相相同部位的测量结果）等测试 定是否存在放电。

8.3.2缺陷部位确定

利用声声定位或声电定位等方法，根据不同布置位置传感器检测信号的幅值变化规律和时延规 定缺陷部位，一般先确定缺陷位于哪个隔室、再精确定位到高压导体或壳体等部位，具体分析方 附录A。

8.3.3缺陷类型识别

8.3.4辅助数据分析建议

8.3.4.1无异常数据特征

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工频周期出现1次/2次放 电的概率）信号为零或与背景噪声一 统计学分析，分析信号分布规律。

8.3.4.2异常信号处理

若检测到异常信号，可借助其它检测仪器（如特高频局放检测仪、示波器、频谱分析仪以及： 物检测分析仪），对异常信号进行综合分析，根据不同的判据对GIS进行风险评估。

8.3.4.3典型局部放电图谱及数据记录

超声波局部放电测试典型图谱参见附录B。检测数据记录表格式参见附录C。检测数据分析诊 案例参见附录D。

A.1.1多传感器定位法

利用时延方法实现空间定位。在疑似故障部位利用多个传感器同时测量，并以信号首先到达的传感 器作为触发信号源，就可以得到超声波从放电源至各个传感器的传播时间。或使用特高频传感器与超声 波传感器获取信号的传播时延，根据超声波在GIS媒质中的传播速度和方向，就可以确定放电源的空间 位置

A.1.2单传感器定位法

移动传感器，测试气室不同的部位，找到信号的最大点，对应的位置即为缺陷点。并通过以下两利 方法判断缺陷在罐体或中心导体上： a）方法一：通过调整测量频带的方法，将带通滤波器测量频率从100kHz减小到50kHz，如果信 号幅值明显减小，则缺陷应在壳体上；信号水平基本不变，则缺陷位置应在中心导体上。 b 方法二：如果信号水平的最大值在GIS罐体表面圆周方向的较大范围出现，则缺陷位置应在中 心导体上。如果最大值在一个特定点出现，则缺陷应在壳体上。

A.2缺陷类型判断依据

A. 2. 1 判断依据

缺陷类型判断依据参见表A.1。

表A.1缺陷类型判断依据

A.2.2自由金属颗粒

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对于运行中的GIS设备，颗粒信号的幅值：背景噪声3.16mV应进行检查。 注：这里的推荐参考值，各地因设备状况、运行条件和检测仪器等因素的不同，推荐参考值可能不同。各地可根据 当地的历史检测数据、自身所能承受的系统风险进行统计分析，定期修订完善推荐参考值

一般在壳体上，但导体上的毛刺危害更大。 只要信号高于背景值，都是有害的，应根据工况酌 在耐压过程中发现毛刺放电现象， 即便低于标准值， 也应进行处理

A. 2. 4 悬浮电位

电位态浮一般股由断路器气室的屏 代室的绝缘支撑松动或偏移、气室连 接部位接插件偏离或螺栓松动等导致。GIS内部的悬浮电位应加强监测，有条件及时处理。对于126kl IS，如果100Hz信号幅值远大于50Hz信号幅值，且Vek>10mV，应缩短检测周期并密切监测其增长量 如果Veak>20mV，应停电处理。对于363kV和550kV及以上GIS设备，应提高标准。 注：这里的推荐参考值，各地因设备状况、运行条件和检测仪器等因素的不同，推荐参考值可能不同。各地可根据 当地的历史检测数据、直身所能承受的系统风险进行统计分析，定期修订完善推荐参考值

电磁力、电动力、磁致伸缩引起的振动。电磁力引起的振动：当铁磁共振时，3倍的磁密度的增加 将导致励磁电流电压互感器的正常值过大，正常电流可能达到数百甚至数千倍，由于过度励磁，PT会 引起不正常的喻喻声，从而引起GIS外壳的剧烈振动。电动力引起的振动：当电流通过母线时，在电动 力的激励下导致结构振动并产生噪音，由于管状母线套管的放大效应，便产生异常响声及振动。

3.1背景噪声典型图谱

通常背景噪声信号由频率均匀分布的白嘎 雷构成，各检测模式下典型谱图及特征如图B.1所示。图B.1a）为超声波信号特征图、图B.1b）为超声 皮信号相位图、图B.1c）为超声波信号时域波形图。背景噪声仅有幅值较小的有效值及周期峰值、.无 明显相位特征、脉冲相位分布均匀、无聚集效应

a）超声波信号特征图

B.2电晕放电典型图谱

图B.1背景噪声典型图谱

电晕放电在各检测模式下的典型图谱如图B.2所示。图B.2a）为超声波信号特征图、图B.2b）为超 声波信号相位图、图B.2c）为超声波信号时域波形图。电晕放电信号的产生与施加在其两端的电压幅值 具有明显关联性，在放电谱图中则表现出典型的50Hz相关性及100Hz相关性，即存在明显的相位聚集效 应，但在一个工频周期内表现为一簇。由于电晕放电具有较明显极化效应，其正、负半周内的放电起始 电压存在一定差异。因此，电晕放电的50Hz相关性往往较100Hz相关性要大。

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a）超声波信号特征图

B.3金属颗粒放电典型图谱

b）超声波信号相位图

超声波信号时域波形图 图B.2电晕放电典型图谱

B.2电晕放电典型图谱

金属微粒放电在各检测模式下的典型图谱如图B.3所示。图B.3a）为超声波信号特征图、图B.3b） 为超声波信号相位图、图B.3c）为超声波信号时域波形图。自由金属微粒产生的超声波信号主要由运动 过程中与设备外壳的碰撞引起，而与放电关联较小。由于金属微粒与外壳的碰撞取决与金属微粒的跳跃 高度，其碰撞时间具有一定随机性，因此在开展局部放电超声波检测时，该类缺陷的相位特征不是很明 显，即50Hz、100Hz频率成分较小。但是，由于自由金属微粒通过直接碰撞产生超声波信号，因此其信 号有效值及周期峰值往往较大。此外，在时域波形检测模式下，检测谱图中可见明显脉冲信号，但信号 的周期性不明显

a）超声波信号特征图

b）超声波信号相位图

超声波信号时域波形图 图B.3金属微粒放电典型图谱

悬浮放电在各检测模式下的典型图谱如图B.4所示。图B.4a）为超声波信号特征图、图B.4b）为超 声波信号相位图、图B.4c）为超声波信号时域波形图。松动或接触不良会引起电位悬浮。悬浮金属体被 充电时，当物体与基点之间的电压超出耐受电压时就会发生大规模放电电弧。这类放电一般发生在电压 上升沿，并且产生一大的连续的100Hz为主的包络线，并且有较小的波峰因数。

a）超声波信号特征图

B.5机械振动与磁致伸缩典型图谱

b）超声波信号相位图

超声波信号时域波形图 图B.4悬浮放电典型图谱

机械振动在各检测模式下的典型图谱如图B.5所示。图B.5a）为超声波信号特征图、图B.5b）为超 声波信号相位图、图B.5c）为超声波信号时域波形图。磁致伸缩在各检测模式下的典型图谱如图B.6所 示。图B.6a）为超声波信号特征图、图B.6b）为超声波信号相位图、图B.6c）为超声波信号时域波形图。 互感器采用叠片铁芯，其三面的铁芯轭是用铁芯夹件并用螺栓夹紧的，而套进绕组的铁芯没有螺栓及固 定板夹紧，它是靠线圈上的绝缘筒来撑紧，在配合紧的情况一般铁芯的振动很小，在配合松的情况，铁 芯片振动声就会稍微大些。因此不同互感器振动大小会不一致，采用灵敏度高的超声波测试仪可以检测 到振动信号，异响是电磁式产品（包括变压器、互感器和整流器）共有的特性，即在工频交流电压下， 铁芯磁致伸缩而引起的振动发出的声音，声音很有规律，这是由于铁芯在加工。安装时工艺的分散性， 造成了声音有大有小。互感器由磁致伸缩引起的超声信号异常，一般在互感器桶壁四周均可检出幅值基 本一致，信号特征相同的超声波信号，这与铁芯柱与线圈上的绝缘筒没有充分撑紧，从而造成铁芯振动 而产生的振动信号是有明显差别的。一般情况下互感器由磁致伸缩引起的超声信号异常属于正常信号， 不需要解体检修

a）超声波信号特征图

图B.5机械振动典型图谱

b）超声波信号相位图

B.6磁致伸缩典型图谱

2015年5月，对某变电站500kV2号主变间隔的5012CT1C相与50121隔离开关C相之间的盆式绝 隔断式）上方带电检测，发现超声波信号异常，信号峰值不断跳动，幅值较大，最大峰值与有效 较大，信号源位置不断变化，内部存在疑似颗粒跳动。

D.2.1检测对象及设备信息

D. 2. 2 检测项目

放电超声波检测、局部放电特高频检测、SF。气体

超声波局部放电检测及其他检测仪器装置如表D.

电站500kV2号主变间隔的5012CT1C相与50121 ，发现超声波信号异常，信号峰值不断跳动，帖 斤变化，内部存在疑似颗粒跳动。

5012C相间隔气室及其临近间隔气室、母线气室

图D.1500kV2号主变隔离开关C相气室现场实测图

D.4检测位置及数据记录

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采用超声波检测分析仪开展全站普测。检测位置的选取依据为：在断路器断口处、隔离开关、接地 开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、导体连接部件和盆式绝缘子两侧等处均应设置测试点。水平 结构分布的气室，测点宜选择在气室侧下方、竖直结构分布的气室，测点宜选择在靠近绝缘盆子处。气 室内壁有绝缘支撑点的位置为超声波检测最佳位置，可根据气室内部结构优先选支撑点位置。最终选取 的检测位置如图D.2所示，图D.2a)为检测点位置示意图，图D.2b)为位置俯视图，图D.2c)为侧视图。

图D.2检测位置设置图

表D.2检测数据记录表

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验测结果如图D.4b）所示。红色信号和紫色信号存在最小时延，且幅值大小近似，说明该信号源位于 两超声传感器中间。红色信号略微超前于紫色信号， 说明该信号源距离红色超声传感器较近。

气体成分分析及特高频检测结果分析

图D.4局部放电精确定位结果

为了确定该颗粒是否引起放电，进行气体成分分析及特高频检测。气体成分分析结果：H,0为103.5 uL/L，SO,和H,S均为O。气体成分未检出放电特征气体SO2和H2S，采用两种特高频仪器均未发现有 放电的特高频信号，说明该颗粒未引起放电。原因可能是由于该盆式绝缘子为向上凸起结构，四周边缘 立置较低，该颗粒位于近壳体的低电场区。特高频检测未发现异常。特高频检测结果如图D.5所示，其 中D.5a）为背景噪声，D.5b）为全通图谱，D.5c）为高通图谱

给排水工艺、技术b）全通图谱 图D.5特高频检测图谱

图D.5特高频检测图谱

从5012C相CT1的附近5012A相CT1和5012B相CT1未测得异常信号，说明该信号不是从变压器等的振 动传来，在5012C相CT1上方的出线处、5012C相CT2处、5012C相CT1本体及其与断路器之间各处均未发 现异常信号，说明该信号不是由两端传来。通过在5012C相CT1上盆式绝缘子上方各处与上方隔离开关 及接地刀闸的各处测量数据分析可知，该信号为盆式绝缘子上传来。

在电场中产生跳动，说明该异物在变化的电场中电荷集聚或迁移，形成带电体，在增大的电场中， 电荷库仑力超过重力，产生跳动，基于此特征防水标准规范范本，

D.5.3故障解体分析

对50121隔离开关间隔进行开罐解体检查，开罐后发现在50121隔离开关下方盆式绝缘子处存在不 规则金属颗粒碎屑，其中较大颗粒长10mm，如图D.6所示。