GIS电缆终端局部放电综合监测与精准定位技术详解_TEV_UHF_HF多方法融合方案

GIS电缆终端结构复杂，是高压电缆系统中的故障多发区域，极易发生电场应力集中。针对传统局部放电（PD）监测技术受限于传感器频带和抗干扰性而导致的缺陷检测率低的问题，本文提出了一套创新的综合诊断方案。该方案创造性地融合了TEV（暂态地电压）、UHF（特高频）、HF（高频）和超声波四种方法，并通过在两座220 kV变电站对异常放电缺陷的跟踪监测和精准定位，最终通过解剖分析和电场仿真验证了其高效性。这为GIS电缆终端的缺陷诊断提供了极具价值的典型示范。

一、GIS电缆终端的痛点与挑战

随着城市化进程和电网建设的加速，气体绝缘开关设备（GIS）和高压交联聚乙烯（XLPE）电缆因其优越的性能，在电网中得到广泛应用。

GIS电缆终端作为GIS与XLPE电缆的连接枢纽，其复杂的复合界面和内部的电场应力集中使其成为电缆系统中的薄弱环节和故障易发部位。绝缘缺陷（如内部放电）是导致设备故障的主要原因之一，通过对电、声信号变化的有效测量，能够判断设备的绝缘状态。

然而，在实际现场应用中，由于现有各类PD检测设备在适用范围、检测灵敏度、抗干扰性能等方面的差异，加上对被测设备结构和测试环境理解不足，导致GIS电缆终端的缺陷检测率普遍偏低。

二、多方法融合的GIS电缆终端诊断方案

为克服现有技术的局限性，确保GIS电缆终端的安全稳定运行，本文提出了一套集多种检测手段于一体的GIS电缆终端局部放电综合诊断方案。

该诊断方案整合了GIS电缆终端结构特点和各种监测方法优势，其监测与定位流程如下所示：

三、局部放电（PD）缺陷检测与定位的实施步骤

1. 快速普测与初判

首先使用TEV和UHF方法进行快速普测，根据暂态电压脉冲信号和特高频电磁波信号初步判断是否存在异常。

TEV测试注意事项： TEV传感器应放置在主机顶部中央，确保与设备接触面尽可能大。
UHF检测示例： 在A相电缆舱的UHF检测中，最大幅值为−53 dBm，下图展示了A相电缆舱两个检测位置的信号图。

2. 高频信号极性判断与相源确定

若发现可疑异常信号，应进行全频谱复测，并将异常TEV信号转换为HF高频信号。随后，根据异常HF信号的三相波形极性，可以确定放电的相源。

排除地网干扰： 如果三相信号极性没有差异，需要将其与接地线极性进行对比，以确定是否来自地网干扰。
示例图： 下图展示了典型的HF信号极性图，用于判断信号来源。

3. TDOA（到达时间差）精准定位

如果异常信号确认为单相放电，则需对该异常相进行TDOA定位。

多方法综合比对： 最终定位结果应综合对比HF、VHF和UHF方法的TDOA结果。
关键要求： 在TDOA定位过程中，必须保证所有通道的信号线长度和型号一致。严禁在此时接入放大器，否则会引入额外的电缆长度，导致时间差计算错误。

四、实证分析与结论

该方案已成功应用于某220 kV变电站，对两起GIS终端异常放电缺陷进行了监测与联合诊断。

通过UHV方法，实现了对缺陷源的精确定位和分析。
最终通过对GIS电缆终端的解剖分析（例如应力锥和环氧套管内部出现裂纹）和电场仿真，验证了所提出的放电检测和定位方法的准确性和有效性。

该研究为GIS电缆终端的缺陷诊断提供了一套典型的、可推广的检测示范。

GIS电缆终端局部放电（PD）综合监测与精准定位技术详解

一、GIS电缆终端的痛点与挑战

二、多方法融合的GIS电缆终端诊断方案