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摘要：局部放电是指电气设备的绝缘介质出现绝缘缺陷，产生的一种局部性的放电现象，它能够反映电气设备的绝缘水平。电气设备发生局部放电的主要原因是制造工艺不佳、外力破坏和绝缘老化。电气设备运行时绝缘缺陷处会发生局部放电，若放电持续发生，会加剧电气设备的绝缘缺陷，缩短设备运行寿命，最终将危及电力系统的安全运行。因此，在电气设备的运行维护过程中，局部放电检测非常重要。
关键词：高压电器；局部放电；检测技术
前言
组合电器GIS设备因具备结构紧凑、占地面积小、维护少等优点而得到了广泛应用。然而，GIS设备内部如果产生绝缘类缺陷，由于其电场强度相对集中，缺陷劣化发展速度一般较快，一旦造成事故，其重新修复的难度非常大。
1局部放电原理
局部放电的原理是由于绝缘介质内部存在气泡、水分等杂质，在电场作用下导致各部分承受电场强度不一致，使某些区域的场强达到了击穿强度，从而发生放电，其他部分仍然保持绝缘状态。局部放电发生后，放电粒子会破坏绝缘介质的内部结构，使其发热分解逐步失效。同时，放电发生后会使绝缘油分解，降低其绝缘性能。
2电气设备的局部放电检测技术
2.1电测法
2.1.1脉冲电流法
脉冲电流法，也称为耦合电容法，它是发展最久、最成熟的一种方法，是局部放电的检测方法中应用最为广泛的方法，目前IEC60270标准中已经对该方法作了规定。局部放电时会产生电荷，这些电荷发生正负中和将引起电极两端的电压变化，同时产生陡脉冲。将检测得到的脉冲电流进行滤波、放大、信号采集和后处理，获得局放信号视在放电量，用于电气设备诊断。脉冲电流法根据测量方式可分为直测法和平衡法。直测法容易受到外界电磁环境的干扰，使得测试灵敏度和信噪比较低，影响局放信号的检测和故障诊断。平衡法是指利用西林电桥和差分电桥等方式抑制局放信号的共模干扰，干扰抑制比高，但是灵敏度比直测法低。由于脉冲电流法发展成熟，且效果良好，目前相关研究主要在于脉冲电流法的改进。例如，沈煜等人利用甚宽带改进了脉冲电流法，在设备检测中频带宽、信息量大、抗干扰能力强，取得了良好的效果。
2.1.2射频检测法
射频检测法是通过检测1～30MHz频段磁波信号来对局部放电进行检测，它能根据电磁信号的强弱对电气设备进行局部放电定位。常用的射频传感器有电容传感器、Rogowski线圈电流传感器和射频天线传感器等。目前，射频检测法一般用于电气设备局部放电的定位。基于Rogowski线圈传感器的局部放电定位技术能测出局部放电强度，定位效果较其他方法好。例如，常文治等人利用超宽带射频检测法，结合天线阵列技术对设备进行局部放电定位，定位效果良好。
2.1.3高频电流检测法
高频电流检测法采用Rogowski 线圈高频电流传感器，局部放电产生的高频电流会以电磁波的形式向周围传播能量，此时，Rogowski 线圈传感器利用电磁耦合原理来获取放电信号。其原理如图1 所示。
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a 结构图 b 等效电路
图1 高频电流检测法原理图
图1中，M为电流传感器的互感；C0、R0分别为线圈取样阻抗；Ls为线圈的自感；Rs为线圈等效电阻；Cs为线圈杂散电容；r1为线圈内径；r2为线圈外径；s 为界面厚度；h 为截面高度；D1为线圈内直径；D2 为线圈外直径；i（t）为传感器绕线流过电流；i（1 t）为被测电流；U（0 t）为终端电阻的端电压；U（i t）为罗氏线圈感应电动势。实践表明，该线圈可以在10kHz～40MHz频带内捕获放电信号，同时具有较高的灵敏度。高频电流检测法传感器正是利用罗氏线圈的原理，目前开发为内置式和外置式2种传感器。
2.2声测法
声测法是指通过电气设备外壳上的超声传感器来检测局部放电电子碰撞时产生的超声波信号的局部放电检测方法。由于局部放电持续时间极短，声波的频谱可达数MHz，要求传感器需具备较宽的工作频带和较高的灵敏度。但是，工作频带和灵敏度存在着矛盾关系，增宽前者会使得后者降低，反之提高后者会使得前者变窄。因此，设计声测法传感器时应结合实际工况，考虑这两者的关系，以取得一个较平衡的结果。声测法属于非电检测法，不能反映局部放电量的大小，且声波容易受到环境干扰，在传播中衰减和畸变，降低信号准确性。因此，声测法一般会与电测法相结合进行局部放电检测。例如，刘君华等人提出了基于声-电联合检测的局部放电定位方法，该方法能消除现场信号干扰，实现局放信号的带电检测和准确定位。
2.3光测法
光测法是利用传感器检测局部放电时光的强度来检测局部放电的一种方法。根据传感器技术的不同，光测法可以分为紫外传感技术和光纤传感技术。由于局部放电产生的光谱集中于紫外波段，紫外传感技术可通过接收紫外信号，过滤掉杂色光，增强紫外光来检测电气设备是否发生局部放电。例如，何为、杨永明和孙才新等人分别利用基于紫外脉冲和基于紫外光功率的紫外传感技术来检测局部放电，取得了良好的效果。光纤传感技术则是用光纤来检测电气设备局部放电产生的光信号。光纤传感器可内置于电气设备内部，具有布置灵活性高和抗干扰能力强等优点。但是，光纤传感局部放电检测技术还处于实验阶段，仍没有应用到实际工程中。
2.4化学检测法
化学检测法是通过检测局部放电时放电产物的含量和分解速率来判断电气设备是否发生局部放电，评估电气设备绝缘状态。目前，化学检测法主要用于气体和液体绝缘介质的检测，在GIS气体检测和设备检测中均得到了应用。对于GIS，可通过检测SF6气体放电分解物组分和含量来检测局放。对于设备局放检测，油色谱分析法因其良好的经济性和有效性得到了广泛的应用。油色谱分析法主要是通过色谱柱分析、气体传感器分离来检测设备中可溶性气体的含量来判断设备绝缘状况。目前由于GIS设备的广泛应用，相关研究主要集中于SF6气体分解物组分和含量的研究。
结束语
国内某些从事电力设备局部放电试验研究的科研院所以及一些知名高校，如中国电科院、华北电力大学、天津大学等都相继研发出自己的成果。不仅在局部放电理论研究上取得了突破，还对改进相关传感器等设备的研制取得了成果。例如，清华大学曾研制出基于超高频法的局部放电检测仪，该设备能够实现故障源的定位，但是对于信号的分析处理有待加强。
参考文献
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[2]段大鹏.基于UHF方法的GIS局部放电检测与仿生模式识别[D].上海：上海交通大学，2009.