上一篇博文我們介紹了GIS設備局部放電的兩種方法--脈沖電流法，超高頻法。今天我們接著來介紹一下另外幾種檢測GIS局部放電的方法。

1.3 超聲波檢測法

GIS設備局部放電的超聲波檢測法是利用安裝在GIS外殼上的超聲波傳感器接收局部放電產(chǎn)生的振動信號以達到檢測內部局部放電的目的。在GIS中，除局部放電產(chǎn)生的聲波外，還有微粒碰撞絕緣子或外殼、電磁振動、操作引起的機械振動等也會發(fā)出的聲波。氣體和液體中只傳播縱波，固體中傳播的聲波除縱波外還有橫波。故在GIS中沿SF6氣體傳播的聲波和在變壓器油中一樣只有縱波，但其傳播速度很慢，要比油中低10倍，衰減也大，且隨頻率的增加而增大。測量超聲波信號的傳感器主要有加速度和聲發(fā)射兩種。當采用加速度傳感器時，要采用高通濾波器以消除較低頻率的背景干擾；聲發(fā)射傳感器的原理是利用諧振方式，其頻率特性中己經(jīng)包含了高通特性，因此無需另外附加相應的濾波器件。

由于聲音的傳播速度比電磁波慢很多，時間差更容易進行測量，定位更加準確，并且定位后還可通過敲擊GIS外殼的方法進行驗證，所以在放電定位方面，聲學檢測法比電學的方法更*，加之超聲波傳感器與GIS設備的電氣回路之間無任何，抗電磁干擾性較好，因此人們對超聲法的研究較為深入，技術手段較為成熟。但是超聲波檢測法的靈敏度不僅取決于局部放電的能量，而且取決于超聲波信號在傳播路徑上的衰減，在大多數(shù)情況下，超聲傳感器的靈敏度不是很高。近年來，由于聲一電換能器效率的提高和電子放大技術的發(fā)展，超聲波檢測法的靈敏度有了較大的提高，但是超聲傳感器的有效檢測范圍仍然較小，完成一個較大規(guī)模GIS變電站的檢測通常需要數(shù)天的時間，檢測效率不高。

1.4 光學檢測法

GIS設備的局部放電是在電場強度較為集中的位置使SF6分子發(fā)生游離，游離后的離子又會復合，復合會以光子的形式釋放能量。根據(jù)氣體放電理論，在此過程中離子的復合會激發(fā)出不同頻率的光譜成分。因此，可以通過安裝在GIS內部的光電倍增管、光電二極管或光電三極管等光傳感器件進行局部放電產(chǎn)生的光現(xiàn)象的測量來實現(xiàn)GIS局部放電的檢測。但是由于局部放電點無法確定，加上現(xiàn)場GIS內部結構比較復雜，局部放電產(chǎn)生的光信號可能會經(jīng)過多重折反射才能到達光傳感器件，這就需要選擇透光性能良好的觀測窗口和合理的測量位置。

從理論上來說光學檢測法的靈敏度應該非常高，但是由于局部放電產(chǎn)生的光輻射的頻譜主要集中在紫外波段，可能會被SF6氣體、絕緣支撐件等氣體和固體吸收，加之GIS設備光滑的內壁所引起的反射也會給測量帶來不良影響，且會有“死角”的出現(xiàn)，這使得光學測量法在實驗室內對一個已知的放電點來說是一個強有力的檢測工具，但要檢測一個可能在GIS設備內任意地方出現(xiàn)的局部放電是有困難的。另外，實際GIS設備因有許多氣室，所以需要大量光傳感器，檢測的成本較高，因此光學檢測法不適合對GIS設備進行局部放電的現(xiàn)場檢測。

1.5 SF6氣體分解產(chǎn)物檢測法

國內外大量研究表明，當SF6設備中發(fā)生絕緣故障時，放電產(chǎn)生的高溫電弧使SF6氣體發(fā)生分解反應，生成SF4, SF3, SF2和S2F10等多種低氟硫化物。如果是純凈的SF6氣體，上述分解物將隨著溫度降低會很快復合、還原為SF6氣體；如果SFs氣體不純凈，由于上述分解生成的多種低氟硫化物很活潑，容易與SFs氣體中的微量水分和氧氣發(fā)生一系列的化學反應，SFs氣體分解的原理示意圖如圖所示。

            SF6氣體分解原理示意圖

由于SF6分解物與水分結合生成的HF和H2SO3, SO2等化合物，均對設備內其他絕緣及金屬材料有強腐蝕作用，進而加速絕緣劣化，zui終導致設備發(fā)生絕緣故障。引起SF6氣體分解的主要原因有：局部放電、火花放電和電弧放電等?；鸹ǚ烹姾碗娀》烹娭饕l(fā)生在斷路器的滅弧室，由于GIS中斷路器部分的滅弧室是單獨的氣室，因此內部絕緣缺陷引起局部放電產(chǎn)生的分解氣體組分和因斷路器正常開斷產(chǎn)生的分解氣體組分是相互獨立的。由局部放電引起SF6氣體分解產(chǎn)生的化合氣體主要有SOF2, SOF4, S2F10，S02F2, CF4, SO2, SiF4，HF, CO, CO2, CH4, SF4等。初步研究表明：不同絕緣缺陷引起的局部放電會產(chǎn)生不同的分解化合氣體，相應的分解化合氣體成份、含量以及產(chǎn)生速率等也有差異。因此，可以通過檢測GIS設備SFs氣體不同分解組分含量與變化趨勢來診斷其內部絕緣缺陷的情況。

對SF6放電分解氣體的檢測主要有以下四種方法：氣相色譜法、離子色譜法、紅外吸收光譜法以及檢測管法。氣相色譜法是利用不同物質在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當兩相作相對運動時，這些物質在兩相中進行多次反復分配而實現(xiàn)分離，它可以對空氣、H20, SOF2，SO2F2, SO2和CF4進行檢測，檢測精度能夠達到ppm級，但它存在取樣和分析過程中可能混入水分導致一些組分水解、對SO2F2和SO2的檢測比較困難、不能檢測HF和局部放電主要成分之一的SOF4、檢測時間長等缺點；離子色譜法利用物質在離子交換柱上遷移的差異而分離物質，輔以電化學或光學檢測器實現(xiàn)檢測，屬于液相色譜，可以用于檢測SOF2, SO2F2，SO2，SF4，HF，但由于對檢測設備和檢測環(huán)境的要求較高，國內外很少使用這種方法檢測SF6放電分解氣體組分；紅外吸收光譜法利用一束紅外光穿過樣品氣體時，由于樣品氣體對紅外光的吸收，紅外光的吸收量與該氣體濃度之間呈線性關系實現(xiàn)不同物質的檢測，可以檢測到ppm級的SOF2，SO2F2，SO2，SF4, SOF4. H20和CF4，但SF6氣體會影響其它氣體的吸收峰，必須使用標準氣體獲得的參考圖譜對分析結果進行校正，而有些標準氣體，如化學性質很不穩(wěn)定的SOF4等，標氣難以獲取，因此紅外吸收光譜法難以實現(xiàn)準確的定量檢測；檢測管法是根據(jù)化合物與檢測管里的指示劑顏色變化深淺來定量，目前國內主要有HF，SO2的檢測管，雖然具有現(xiàn)場使用簡便、快速和便于攜帶的優(yōu)點，但易受到溫度、濕度和存放時間的影響檢測，并且測量組分比較單一，不能反映整體概況，使用有一定的局限性。這四種方法都是IEC60480標準和GB/T8905國家標準所推薦的檢測方法，但由于SF6分解氣體的成份復雜、含量小、種類多、穩(wěn)定性差，加之GIS氣室中的吸附劑和干燥劑以及斷路器動作時產(chǎn)生的電弧可能會影響SF6分解氣體測量的精度，因此無論是標準或國家標準，對SF6設備分解氣體含量與絕緣缺陷狀況之間的關系，還缺乏像變壓器油色譜那樣完善和有效的原理、方法及判斷標準。