封閉式氣體絕緣組合電器（GIS）內(nèi)部由于制造時(shí)出現(xiàn)毛刺、安裝運(yùn)輸時(shí)部件松動(dòng)或接觸不良引起浮電位、運(yùn)行中絕緣老化等各種情況下都有可能出現(xiàn)自由金屬微粒等原因，有可能出現(xiàn)顯著的局部放電。長期的局部放電使絕緣的劣化損傷逐步擴(kuò)大，甚至可使整個(gè)絕緣擊穿或沿表面閃絡(luò)。這種情況會(huì)造成電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障以至停電，其直接損失和間接損失相當(dāng)嚴(yán)重。由此可見，有關(guān)GIS局部放電診斷方法的研究，檢測(cè)GIS的局部放電量，對(duì)確保GIS的絕緣是非常重要的。

由于GIS本身是一個(gè)完整的封閉體，所測(cè)量的局部放電又是處在相對(duì)較強(qiáng)的干擾背景環(huán)境下，且局放源本身又存在各種各樣的狀態(tài)，以及局放信號(hào)的隨機(jī)性，對(duì)GIS局部放電測(cè)量，制定詳細(xì)統(tǒng)一的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)就需要做相當(dāng)多的工作。

對(duì)局部放電研究的結(jié)果表明，在各種局部放電情況下，具有非常快的上升前沿的局部放電脈沖激勵(lì)的電磁波在GIS氣室傳播，這樣也會(huì)使GIS外殼上產(chǎn)生流動(dòng)的電磁波，使在其使接地線上有高頻放電脈沖電流流過，從而使外殼對(duì)地呈現(xiàn)高頻電壓并向周圍空間傳播。同時(shí)，微小的火花和電暈放電時(shí)緊跟著有離子化氣體通道的擴(kuò)展，而且還會(huì)使通道氣體壓力驟增，在GIS內(nèi)部氣體中產(chǎn)生縱波或超聲波這就產(chǎn)生了聲波，并在金屬外殼上出現(xiàn)各種聲波。另外，局部放電也可導(dǎo)致SF6氣體分解或發(fā)光，伴隨著被激勵(lì)的分子的發(fā)光及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。因此，局部放電發(fā)生時(shí)會(huì)有物理的、化學(xué)的、電的效應(yīng)。原理上講，任何一種現(xiàn)象都可用來揭示局部放電現(xiàn)象。局部放電檢測(cè)的研究手段，也就出現(xiàn)了電的方法和非電的方法。目前，國內(nèi)外檢測(cè)GIS局部放電的主要方法有以下幾種。

(1)光檢測(cè)法
GIS局部放電是在電場較為集中的局部使SF6原子發(fā)生游離，游離后的離子又會(huì)復(fù)合，復(fù)合會(huì)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(fù)合會(huì)激發(fā)出不同頻率的光譜成分，因此，可用安裝在GIS內(nèi)部的光傳感器(如光電二極管、光電二極管或光電倍增管等)進(jìn)行光測(cè)量來檢測(cè)PD信號(hào)。由于SF6氣體的光吸收能力隨著氣體密度的增大而提高，GIS內(nèi)壁光滑而引起的反射會(huì)帶來影響，以及會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)“死角”，所以采用這種方法的準(zhǔn)確性較低。另外，對(duì)實(shí)際GIS因有許多氣室，所以需要大量傳感器，檢測(cè)的成本高，因此這種方法不適合對(duì)已投運(yùn)的GIS進(jìn)行PD在線監(jiān)測(cè)。

(2)化學(xué)檢測(cè)法
在GIS內(nèi)部放電的作用下，部分SF6氣體會(huì)發(fā)生分解，在分解物中SOF2和F2為兩個(gè)重要的中間分解物。通過檢測(cè)裝置從高壓電氣設(shè)備中提取一定體積的SF6氣體，分別通過SO2、HF檢測(cè)管，這些分解物會(huì)在檢測(cè)管中起化學(xué)反應(yīng)，并改變顏色?？筛鶕?jù)變色柱的長短，測(cè)量出SF6氣體中SO2和HF的濃度。據(jù)此可判斷GIS內(nèi)部放電狀況的嚴(yán)重程度。

化學(xué)檢測(cè)法存在的問題是：a.試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析表明，對(duì)自由微粒引起的局放靈敏性比固定微粒測(cè)量效果差得多。b.GIS中的吸附劑和干燥劑可能會(huì)嚴(yán)重影響化學(xué)方法測(cè)量的準(zhǔn)確性。c.短脈沖放電不一定產(chǎn)生足夠的分解物。d.一次試驗(yàn)需要做多種分解物的氣相色譜試驗(yàn)和紅外譜圖分析。e.還有斷路器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電弧亦會(huì)影響測(cè)量。

(3)振動(dòng)檢測(cè)法
采用壓電式傳感器或超聲波傳感器接收局部放電產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，也能達(dá)到檢測(cè)GIS內(nèi)部局部放電的目的。

GIS局部放電會(huì)產(chǎn)生聲波，其類型包括縱波、橫波和表面波。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，只有油的十分之一，同時(shí)，傳播衰減也較快。

由于在運(yùn)行現(xiàn)場由于機(jī)械噪聲嚴(yán)重，振動(dòng)法的靈敏度顯著降低甚至無法進(jìn)行檢測(cè)。因此，總的來說利用振動(dòng)法檢測(cè)局部放電有一定的局限性。

(4)電氣檢測(cè)法
(a)外殼電極法
80年代由日本研制，其結(jié)構(gòu)是在GIS外殼上敷設(shè)絕緣薄膜和金屬電極，外殼與金屬電極間構(gòu)成一個(gè)電容，可將高頻放電信號(hào)藕合至檢測(cè)阻抗上，該阻抗上的信號(hào)可經(jīng)放大最終得到GIS局部放電水平。這種方法的原理與傳統(tǒng)的局部放電檢測(cè)方法類似，優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單、較為實(shí)用，但其致命缺點(diǎn)是易受外界干擾，特別是電網(wǎng)中自然存在的各種脈沖型信號(hào)(如電網(wǎng)中的電暈干擾等)的干擾。

(b)內(nèi)部電極法
1988年在英國研制出來，該方法是在法蘭內(nèi)部加裝金屬電極，該電極與外殼構(gòu)成耦合電容，以此電容傳感器提取局部放電的脈沖信號(hào)。采用多個(gè)電容傳感器，由GIS局部放電信號(hào)到達(dá)不同位置傳感器的時(shí)間差確定放電點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的定位。
另一種內(nèi)部電極法，是在盆式絕緣子內(nèi)靠近接地端預(yù)先埋設(shè)一個(gè)電極。此法其實(shí)就是內(nèi)部天線法，其信號(hào)也是超高頻信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能好、靈敏度高，可檢測(cè)出5pC的局部放電。內(nèi)電極只能在廠家生產(chǎn)過程中預(yù)先埋設(shè)，現(xiàn)場安裝往往不易實(shí)現(xiàn)。

(c)外接電流傳感器檢測(cè)法
當(dāng)GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)，接地線上有高頻電流通過，因此可利用帶有鐵淦氧等磁芯材料的羅可夫斯基線圈作為傳感器，來測(cè)量此高頻信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是精心制作的傳感器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持很好的傳輸特性，但地線需穿過線圈，給現(xiàn)場使用帶來了不便，最小檢測(cè)量為100pC。

(5)超聲波法
采用超聲波傳感器接收局部放電產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，也能達(dá)到檢測(cè)GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電的目的。利用超聲信號(hào)對(duì)G工S設(shè)備局部放電進(jìn)行故障診斷的方法主要分三個(gè)步驟：(a)用帶通濾波器除去設(shè)備自身的振動(dòng)信號(hào)和周圍干擾信號(hào)的低頻成分，以及電氣干擾信號(hào)的高頻成分；(b)進(jìn)行輸入信號(hào)的基準(zhǔn)值判斷，將某一定數(shù)值以上的信號(hào)作為干擾信號(hào)除去；(c)進(jìn)行與試驗(yàn)電源同期的脈沖調(diào)制，對(duì)波形的絕對(duì)值進(jìn)行平均化處理，調(diào)整其周期性，局放信號(hào)具有明顯周期性，而干擾信號(hào)波形是無周期的，以此將二者區(qū)分開。

超聲法的優(yōu)點(diǎn)是：(a)傳感器與GIS設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不用考慮電氣方面的干擾。(b)可實(shí)現(xiàn)局部放電的定位。由于超聲波在氣體內(nèi)傳播過程中，衰減速度很快，超聲波在傳播GIS設(shè)備腔體連接處的絕緣子時(shí)，信號(hào)幾乎衰減為0，因此，采用一個(gè)超聲傳感器，即可對(duì)局部放電進(jìn)行定位。

超聲法的缺點(diǎn)是：(a)難以依據(jù)超聲信號(hào)的幅值表征局部放電的嚴(yán)重程度。超聲信號(hào)與視在放電量或?qū)嶋H放電量之間的關(guān)系難以確定，難以依據(jù)超聲信號(hào)幅值來表征設(shè)備絕緣狀況。(b)由于超聲信號(hào)衰減快，所以超聲法檢測(cè)范圍小，檢測(cè)點(diǎn)多，檢測(cè)效率低。(c)對(duì)于高壓導(dǎo)體附近的局部放電故障靈敏度低，一般只能檢測(cè)50pC以上的放電。(d)抗機(jī)械振動(dòng)干擾能力差，尤其是現(xiàn)場自然風(fēng)對(duì)超聲檢測(cè)干擾很大。

超聲法的適用范圍：GIS設(shè)備中放電量較大的局部放電信號(hào)的檢測(cè)與定位。對(duì)于GIS設(shè)備比較密集或高度比較高的設(shè)備，操作不方便，甚至無法檢測(cè)。

(6)特高頻法
特高頻法(ultra-high frequency簡稱UHF)就是利用GIS局部放電輻射出的超高頻電磁波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的一種方法。

當(dāng)GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，能激勵(lì)起1GHz以上的特高頻電磁信號(hào)。由于GIS具有同軸諧振腔結(jié)構(gòu)，使得特高頻電磁波信號(hào)在GIS內(nèi)部傳播時(shí)衰減較小，因此可以方便的用特高頻探頭接收。由于GIS外殼良好的屏蔽作用，外部信號(hào)很難進(jìn)入GIS內(nèi)部；由于GIS多處裝有盆式絕緣子，這些絕緣子均為非鐵磁材料，可以透射超高頻電磁波信號(hào)，當(dāng)GIS設(shè)備局部放電產(chǎn)生的電磁波沿金屬軸(筒)傳播時(shí)，部分信號(hào)可通過絕緣子向外輻射，通過無線檢測(cè)方式即可接收到這些從GIS設(shè)備內(nèi)部傳出的放電信號(hào)。

與傳統(tǒng)局部放電測(cè)量方法相比，UHF法具有其獨(dú)特的抗干擾特性。研究認(rèn)為，GIS設(shè)備以外的干擾信號(hào)，其頻譜范圍較GIS設(shè)備內(nèi)的局部放電信號(hào)要窄得多，一般認(rèn)為頻率在500MHz以下，信號(hào)在傳播過程中衰減很快，幾乎對(duì)GIS設(shè)備局部放電測(cè)量裝置不構(gòu)成影響?？梢岳锰馗哳l傳感器接收其中500-3000MHz的特高頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，利用一個(gè)加有500MHz的高通濾波器的特高頻放大器就可解決干擾問題，從而提高局部放電檢測(cè)的信噪比。

特高頻法具有以下特點(diǎn)：(a)傳感器接收UHF頻段信號(hào)，避開了電網(wǎng)中主要電磁干擾的頻率，具有良好的抗電磁干擾能力；(b)根據(jù)電磁脈沖信號(hào)在GIS內(nèi)部傳播具有衰減的特點(diǎn)，利用傳感器接收信號(hào)的時(shí)差，可進(jìn)行故障定位；(c)根據(jù)放電脈沖的波形特征和UHF信號(hào)的頻譜特征，可進(jìn)行故障類型診斷；(d)UHF傳感器相對(duì)于振動(dòng)檢測(cè)法而言，其局部放電有效檢測(cè)范圍大，因此需要安裝傳感器的檢測(cè)點(diǎn)少。

總的看來，超聲波檢測(cè)法、光檢測(cè)法、化學(xué)法以及傳統(tǒng)的電測(cè)法均不太適合或目前還未開展局部放電的在線監(jiān)測(cè)，而UHF法抗干擾能力強(qiáng)，在GIS PD在線監(jiān)測(cè)中具有很好的應(yīng)用前景。