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基于UHF的局部放电监测技术原理

发布时间:2020-09-24 01:21:16人气:

GIS设备的绝缘介质为SF6,如果发生局部放电,局部放电的强大电场冲击作用下,GIS设备内部的SF6气体容易发生分解形成特殊化学物质或者发出亮光,这些化学和光学的特性也是局放检测的关注因素。局放的出现可能使通道气压骤增,并伴随着超声波
的产生,同时外壳上也会产生多种声波,监测这些波变化特征也是检测局放的主要途径之一。

在局放过程中会产生声、光、电等多种信号,而超高频法则通过检测其中的超高频电磁波检测是否发生局放。因为超高频电磁波拥有复杂的谐振模式,因此在GIS设备里存在极度复杂的传播过程,传播形式混杂着横向电场波、横向电磁波和横向电磁场波。超高频法在线监测GIS局放的关键在于UHF传感器,用其检测GIS设备局部放电所激发的电磁谐振波。传感器灵敏度用平均等效高度来表征,传感器平均等效高度是指在规定的测试频带内,在各频率点等效高度的累计平均值,是表征传感器接收局部放电UHF信号能力的一项指标。

超高频(UHF)传感器安装在GIS的盘式绝缘法兰上,因为其传感装置和检测回路与高压设备电气回路没有任何直接接触,所以不会影响设备的正常运行。下图1为超高频(UHF传感器与其在GIS设备安装位置,图2为特高频(UHF)传感器的应用形态,其主要用途是监测GIS局部放电点,覆盖范围达到3-5m。

超高频(UHF)传感器与其在GIS设备安装位置
图1 超高频(UHF)传感器与其在GIS设备安装位置
特高频(UHF)传感器的应用形态
图2 特高频(UHF)传感器的应用形态
检测频率选择在400MHz-3.0GHz,由于400MHz以下的电晕噪声被滤除,具有很强的现场抗干扰能力。把400MHz-3.0GHz的原始信号通过处理转化成100MHz以下的脉冲信号,以便于后续的信号检测,其原理图如图3所示。
UHF原理图
UHF原理图
这个方法的优点有:

1)只检测超高频电磁波信号,有效避开电网运行过程中的电磁干扰,抗电磁干扰能力强;
2)具有较高的灵敏度;
3)能够利用放电源到不同传感器的时间差精确定位放电源;
4)具有普适性,可用于检测各种不同的局放类型。

也存在一些缺点例如,检测设备造价昂贵,传感器采用普遍的外置法时灵敏度不如内置时。但超高频法以其稳定和多优点成为GIS局部放电在线监测中最为常用的方法。

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