上(shang)壹(yi)篇(pian)博(bo)文(wen)我(wo)們(men)介紹了GIS設備局部(bu)放電的(de)兩(liang)種方(fang)法(fa)--脈(mai)沖(chong)電流(liu)法(fa)，超高(gao)頻(pin)法(fa)。今(jin)天(tian)我(wo)們(men)接著(zhe)來介(jie)紹壹(yi)下(xia)另外(wai)幾(ji)種檢(jian)測GIS局(ju)部(bu)放電的(de)方(fang)法(fa)。

1.3 超聲波(bo)檢(jian)測法(fa)

GIS設(she)備局部(bu)放電的(de)超聲波(bo)檢(jian)測法(fa)是(shi)利(li)用(yong)安(an)裝在(zai)GIS外(wai)殼上(shang)的超聲波(bo)傳感器接收(shou)局部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)振(zhen)動(dong)信號以達(da)到檢(jian)測內部(bu)局部(bu)放電的(de)目(mu)的(de)。在(zai)GIS中，除局部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)聲波(bo)外，還有微粒(li)碰(peng)撞絕(jue)緣子或外殼(ke)、電磁(ci)振(zhen)動(dong)、操作引(yin)起的(de)機械振(zhen)動(dong)等(deng)也會(hui)發出(chu)的聲(sheng)波(bo)。氣體(ti)和液體(ti)中只傳播縱(zong)波(bo)，固體(ti)中傳播的聲波(bo)除縱(zong)波(bo)外還有橫波(bo)。故(gu)在(zai)GIS中沿SF6氣體(ti)傳播的聲波(bo)和在(zai)變(bian)壓(ya)器油(you)中壹(yi)樣只(zhi)有縱(zong)波(bo)，但其(qi)傳播速度(du)很(hen)慢，要(yao)比油(you)中低(di)10倍(bei)，衰減也大(da)，且隨頻(pin)率(lv)的增加(jia)而(er)增大(da)。測量(liang)超聲波(bo)信號的(de)傳(chuan)感器(qi)主要(yao)有加(jia)速度(du)和聲發射(she)兩(liang)種。當采(cai)用(yong)加(jia)速度(du)傳感器時，要(yao)采用(yong)高(gao)通(tong)濾(lv)波(bo)器以消(xiao)除(chu)較低(di)頻(pin)率(lv)的背景(jing)幹擾；聲發射(she)傳(chuan)感器(qi)的原(yuan)理是(shi)利(li)用(yong)諧(xie)振(zhen)方(fang)式，其(qi)頻(pin)率(lv)特性(xing)中己經包含了高(gao)通(tong)特(te)性(xing)，因(yin)此無(wu)需(xu)另(ling)外附加(jia)相應的濾(lv)波(bo)器件。

由於(yu)聲(sheng)音(yin)的(de)傳(chuan)播速度(du)比電磁(ci)波(bo)慢很(hen)多，時間(jian)差(cha)更容(rong)易進行(xing)測量(liang)，定(ding)位更加(jia)準確，並且定(ding)位後還(hai)可(ke)通(tong)過敲(qiao)擊GIS外殼的(de)方(fang)法(fa)進行(xing)驗(yan)證(zheng)，所以在(zai)放(fang)電定(ding)位方(fang)面，聲學(xue)檢(jian)測法(fa)比電學(xue)的(de)方(fang)法(fa)更(geng)*，加(jia)之超聲波(bo)傳感器與(yu)GIS設備的電氣回(hui)路(lu)之間(jian)無(wu)任(ren)何(he)，抗電磁(ci)幹擾性(xing)較好(hao)，因(yin)此人(ren)們(men)對(dui)超聲法(fa)的(de)研(yan)究(jiu)較為深入(ru)，技(ji)術(shu)手段(duan)較(jiao)為成熟。但是超聲波(bo)檢(jian)測法(fa)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)不僅(jin)取決(jue)於(yu)局(ju)部(bu)放電的(de)能(neng)量(liang)，而(er)且(qie)取(qu)決(jue)於(yu)超聲波(bo)信號在(zai)傳(chuan)播路(lu)徑(jing)上的衰減，在(zai)大(da)多數情(qing)況下(xia)，超聲傳感器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)不是很(hen)高(gao)。近(jin)年(nian)來(lai)，由(you)於(yu)聲(sheng)壹(yi)電換(huan)能(neng)器效(xiao)率(lv)的提(ti)高(gao)和(he)電子(zi)放(fang)大(da)技(ji)術(shu)的發展，超聲波(bo)檢(jian)測法(fa)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)有了較大(da)的提高(gao)，但(dan)是(shi)超聲傳感器(qi)的(de)有效(xiao)檢(jian)測範(fan)圍(wei)仍(reng)然較小(xiao)，完(wan)成壹(yi)個(ge)較(jiao)大(da)規(gui)模GIS變(bian)電站(zhan)的(de)檢(jian)測通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)數天(tian)的時(shi)間(jian)，檢(jian)測效(xiao)率(lv)不高(gao)。

1.4 光(guang)學(xue)檢(jian)測法(fa)

GIS設(she)備的局(ju)部(bu)放電是(shi)在(zai)電場(chang)強度(du)較為集中的位置使(shi)SF6分子發(fa)生(sheng)遊(you)離，遊(you)離後(hou)的離(li)子又會復合(he)，復合(he)會以光(guang)子的形式釋放能(neng)量(liang)。根(gen)據(ju)氣體(ti)放電理論(lun)，在(zai)此(ci)過程(cheng)中離子的復合(he)會激發出(chu)不同(tong)頻(pin)率(lv)的光譜成分。因(yin)此，可(ke)以通(tong)過安(an)裝在(zai)GIS內部(bu)的光(guang)電倍(bei)增管、光(guang)電二(er)極(ji)管或光電三(san)極(ji)管等(deng)光傳(chuan)感器件進行(xing)局(ju)部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)光現(xian)象(xiang)的(de)測量(liang)來(lai)實現GIS局(ju)部(bu)放電的(de)檢(jian)測。但(dan)是由(you)於(yu)局(ju)部(bu)放電點(dian)無(wu)法(fa)確定(ding)，加(jia)上現(xian)場(chang)GIS內部(bu)結構(gou)比較(jiao)復雜，局(ju)部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)光信號可(ke)能(neng)會經過多(duo)重(zhong)折反(fan)射(she)才(cai)能到(dao)達光(guang)傳(chuan)感(gan)器(qi)件，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)選(xuan)擇透(tou)光性(xing)能良(liang)好(hao)的(de)觀測窗(chuang)口和(he)合(he)理的(de)測量(liang)位置。

從理論(lun)上來說(shuo)光(guang)學(xue)檢(jian)測法(fa)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)應該非(fei)常(chang)高(gao)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)局(ju)部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)光輻射(she)的(de)頻(pin)譜主(zhu)要(yao)集中在(zai)紫外波(bo)段(duan)，可(ke)能(neng)會被(bei)SF6氣體(ti)、絕緣(yuan)支(zhi)撐件(jian)等(deng)氣體(ti)和固體(ti)吸(xi)收(shou)，加(jia)之GIS設備光滑(hua)的(de)內壁(bi)所引(yin)起的(de)反射(she)也會(hui)給(gei)測量(liang)帶來不良(liang)影(ying)響(xiang)，且(qie)會有“死(si)角(jiao)”的出(chu)現，這(zhe)使(shi)得光學(xue)測量(liang)法(fa)在(zai)實驗(yan)室內對(dui)壹(yi)個(ge)已(yi)知(zhi)的放(fang)電點(dian)來(lai)說(shuo)是(shi)壹(yi)個(ge)強有力(li)的(de)檢(jian)測工具，但(dan)要(yao)檢(jian)測壹(yi)個(ge)可(ke)能(neng)在(zai)GIS設(she)備內任(ren)意(yi)地方(fang)出(chu)現(xian)的(de)局(ju)部(bu)放電是(shi)有困(kun)難的(de)。另(ling)外(wai)，實際(ji)GIS設(she)備因(yin)有許(xu)多(duo)氣室，所以需(xu)要(yao)大(da)量(liang)光(guang)傳(chuan)感器，檢(jian)測的(de)成本(ben)較(jiao)高(gao)，因(yin)此光學(xue)檢(jian)測法(fa)不適合(he)對(dui)GIS設(she)備進行(xing)局(ju)部(bu)放電的(de)現(xian)場(chang)檢(jian)測。

1.5 SF6氣體(ti)分解(jie)產物檢(jian)測法(fa)

國內外(wai)大(da)量(liang)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，當SF6設(she)備中發生(sheng)絕(jue)緣故(gu)障(zhang)時，放電產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)溫(wen)電弧使(shi)SF6氣體(ti)發生(sheng)分解(jie)反應，生(sheng)成SF4, SF3, SF2和S2F10等(deng)多種(zhong)低(di)氟(fu)硫化(hua)物。如果(guo)是(shi)純(chun)凈的(de)SF6氣體(ti)，上述(shu)分解(jie)物將隨著(zhe)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)會(hui)很(hen)快(kuai)復合(he)、還原(yuan)為(wei)SF6氣體(ti)；如果(guo)SFs氣體(ti)不純(chun)凈，由(you)於(yu)上(shang)述分解(jie)生(sheng)成的多種低(di)氟(fu)硫化(hua)物很(hen)活潑，容(rong)易與SFs氣體(ti)中的微量(liang)水分和氧(yang)氣發生(sheng)壹(yi)系列的化(hua)學(xue)反(fan)應，SFs氣體(ti)分解(jie)的原(yuan)理示意(yi)圖如圖所示。

            SF6氣體(ti)分解(jie)原(yuan)理示意(yi)圖

由(you)於(yu)SF6分解(jie)物與水分結合(he)生(sheng)成的HF和H2SO3, SO2等(deng)化(hua)合(he)物，均對(dui)設(she)備內其(qi)他絕緣(yuan)及金(jin)屬材料(liao)有強腐蝕作(zuo)用(yong)，進而(er)加(jia)速絕(jue)緣劣化(hua)，zui終(zhong)導致(zhi)設(she)備發生(sheng)絕(jue)緣故(gu)障(zhang)。引(yin)起SF6氣體(ti)分解(jie)的主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)有：局(ju)部(bu)放電、火(huo)花(hua)放電和(he)電弧放(fang)電等(deng)。火花(hua)放電和(he)電弧放(fang)電主(zhu)要(yao)發生(sheng)在(zai)斷(duan)路(lu)器(qi)的滅弧室，由(you)於(yu)GIS中斷路(lu)器(qi)部(bu)分的滅弧室是(shi)單(dan)獨(du)的氣室，因(yin)此內部(bu)絕緣(yuan)缺陷(xian)引(yin)起局(ju)部(bu)放電產(chan)生(sheng)的(de)分解(jie)氣體(ti)組分和因(yin)斷路(lu)器(qi)正常(chang)開(kai)斷產(chan)生(sheng)的(de)分解(jie)氣體(ti)組分是相(xiang)互獨(du)立的(de)。由(you)局(ju)部(bu)放電引(yin)起SF6氣體(ti)分解(jie)產生(sheng)的(de)化(hua)合(he)氣體(ti)主要(yao)有SOF2, SOF4, S2F10，S02F2, CF4, SO2, SiF4，HF, CO, CO2, CH4, SF4等(deng)。初(chu)步研(yan)究表(biao)明(ming)：不同(tong)絕緣缺陷(xian)引(yin)起的(de)局部(bu)放電會(hui)產(chan)生(sheng)不同(tong)的分解(jie)化(hua)合(he)氣體(ti)，相應的分解(jie)化(hua)合(he)氣體(ti)成份、含量(liang)以及(ji)產生(sheng)速率(lv)等(deng)也有差(cha)異(yi)。因(yin)此，可(ke)以通(tong)過檢(jian)測GIS設(she)備SFs氣體(ti)不同(tong)分解(jie)組分含量(liang)與(yu)變(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)來診(zhen)斷其(qi)內部(bu)絕緣(yuan)缺陷(xian)的情(qing)況。

對(dui)SF6放(fang)電分解(jie)氣體(ti)的檢(jian)測主(zhu)要(yao)有以下(xia)四種方(fang)法(fa)：氣相色譜法(fa)、離(li)子(zi)色(se)譜法(fa)、紅外吸(xi)收(shou)光譜法(fa)以及(ji)檢(jian)測管(guan)法(fa)。氣相色譜法(fa)是(shi)利(li)用(yong)不同(tong)物質在(zai)兩(liang)相中具有不同(tong)的分配系數，當兩(liang)相作(zuo)相對(dui)運(yun)動(dong)時，這(zhe)些(xie)物質在(zai)兩(liang)相中進行(xing)多(duo)次(ci)反復分配而(er)實現分離，它(ta)可(ke)以對(dui)空(kong)氣、H20, SOF2，SO2F2, SO2和CF4進行(xing)檢(jian)測，檢(jian)測精(jing)度(du)能夠(gou)達到(dao)ppm級，但它(ta)存在(zai)取(qu)樣和(he)分析過程(cheng)中可(ke)能(neng)混入(ru)水分導致(zhi)壹(yi)些(xie)組分水解(jie)、對(dui)SO2F2和(he)SO2的(de)檢(jian)測比較(jiao)困(kun)難、不能檢(jian)測HF和(he)局部(bu)放電主(zhu)要(yao)成分之壹(yi)的(de)SOF4、檢(jian)測時(shi)間(jian)長(chang)等(deng)缺點；離子色(se)譜法(fa)利(li)用(yong)物質在(zai)離(li)子交(jiao)換(huan)柱上遷移的差(cha)異(yi)而(er)分離物質，輔(fu)以電化(hua)學(xue)或光學(xue)檢(jian)測器(qi)實現檢(jian)測，屬於(yu)液相色譜，可(ke)以用(yong)於(yu)檢(jian)測SOF2, SO2F2，SO2，SF4，HF，但(dan)由於(yu)對(dui)檢(jian)測設(she)備和檢(jian)測環(huan)境的(de)要(yao)求較(jiao)高(gao)，國內外(wai)很(hen)少使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)檢(jian)測SF6放(fang)電分解(jie)氣體(ti)組分；紅外吸(xi)收(shou)光譜法(fa)利(li)用(yong)壹(yi)束紅外光穿過樣品氣體(ti)時，由(you)於(yu)樣品氣體(ti)對(dui)紅外光的(de)吸(xi)收(shou)，紅外光的(de)吸(xi)收(shou)量(liang)與(yu)該(gai)氣體(ti)濃度(du)之間(jian)呈(cheng)線性(xing)關(guan)系實現不同(tong)物質的(de)檢(jian)測，可(ke)以檢(jian)測到(dao)ppm級的(de)SOF2，SO2F2，SO2，SF4, SOF4. H20和CF4，但(dan)SF6氣體(ti)會影(ying)響(xiang)其(qi)它氣體(ti)的吸(xi)收(shou)峰，必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)標準氣體(ti)獲(huo)得(de)的參(can)考圖譜對(dui)分析結(jie)果(guo)進行(xing)校(xiao)正(zheng)，而(er)有些(xie)標(biao)準氣體(ti)，如化(hua)學(xue)性(xing)質很(hen)不穩定(ding)的(de)SOF4等(deng)，標氣難以獲(huo)取(qu)，因(yin)此紅外吸(xi)收(shou)光譜法(fa)難以實現準確的(de)定(ding)量(liang)檢(jian)測；檢(jian)測管(guan)法(fa)是(shi)根(gen)據(ju)化(hua)合(he)物與檢(jian)測管(guan)裏的(de)指示劑顏色變(bian)化(hua)深(shen)淺來定(ding)量(liang)，目(mu)前(qian)國內主(zhu)要(yao)有HF，SO2的(de)檢(jian)測管(guan)，雖然具有現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)簡便、快(kuai)速和(he)便於(yu)攜(xie)帶的優(you)點，但易受(shou)到溫(wen)度(du)、濕度(du)和存放時間(jian)的(de)影(ying)響(xiang)檢(jian)測，並且測量(liang)組分比較(jiao)單(dan)壹(yi)，不能反(fan)映(ying)整體(ti)概況，使(shi)用(yong)有壹(yi)定(ding)的(de)局限性(xing)。這(zhe)四種方(fang)法(fa)都是(shi)IEC60480標(biao)準和GB/T8905國家(jia)標(biao)準所推薦的檢(jian)測方(fang)法(fa)，但(dan)由(you)於(yu)SF6分解(jie)氣體(ti)的成份復雜、含(han)量(liang)小(xiao)、種(zhong)類多、穩(wen)定(ding)性(xing)差，加(jia)之GIS氣室中的吸(xi)附劑和幹燥(zao)劑以及(ji)斷路(lu)器(qi)動作時產(chan)生(sheng)的(de)電弧可(ke)能(neng)會影(ying)響(xiang)SF6分解(jie)氣體(ti)測量(liang)的(de)精(jing)度(du)，因(yin)此無(wu)論(lun)是標準或國家(jia)標(biao)準，對(dui)SF6設(she)備分解(jie)氣體(ti)含量(liang)與(yu)絕(jue)緣缺陷(xian)狀況之間(jian)的(de)關(guan)系，還缺乏像(xiang)變(bian)壓(ya)器油(you)色譜那(na)樣完(wan)善和(he)有效(xiao)的(de)原(yuan)理、方(fang)法(fa)及(ji)判斷(duan)標準。