第4分册 超声波局部放电检测细则

规章制度编号：国网（运检/4）***-2016

国家电网公司变电检测通用管理规定第4分册超声波局部放电检测细则

国家电网公司

二〇一六年十月

目录

前言 ...................................................................................................................................................................... II 1检测条件 (1)

1.1环境要求 (1)

1.2待测设备要求 (1)

1.3人员要求 (1)

1.4安全要求 (1)

1.5检测仪器要求 (2)

2检测准备 (2)

3检测方法 (3)

3.1检测原理图 (3)

3.2检测步骤 (3)

3.3检测验收 (4)

4检测数据分析和处理 (4)

5检测原始数据和报告 (4)

5.1原始数据 (4)

5.2检测报告 (4)

附录A（规范性附录）超声波局部放电检测报告 (5)

附录B（资料性附录）超声测试典型图谱 (6)

附录C（资料性附录）缺陷部位和缺陷类型判断依据 (15)

I

前言

为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修通用管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。经反复征求意见，于2017年1月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。

本细则是依据《国家电网公司变电检测通用管理规定》编制的第4分册《超声波局部放电检测细则》，适用于35kV及以上变电站的气体绝缘金属封闭开关设备、GIL、罐式断路器、金属封闭式开关柜设备。

本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。

本细则起草单位：**、**。

本细则主要起草人：**、**。

II

超声波局部放电检测细则

1 检测条件

1.1 环境要求

a)环境温度宜在-10～40oC。

b)环境相对湿度不宜大于80%，若在室外不应在有大风、雷、雨、雾、雪的环境下进行检测。

c)在检测时应避免大型设备振动、人员频繁走动等干扰源带来的影响。

d)通过超声波局部放电检测仪器检测到的背景噪声幅值较小、无50Hz/100Hz频率相关性（1个

工频周期出现1次/2次放电信号），不会掩盖可能存在的局部放电信号，不会对检测造成干扰。

1.2 待测设备要求

a)设备处于带电状态且为额定气体压力。

b)设备外壳清洁、无覆冰。

c)运行设备上无各种外部作业。

d)应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等。

e)设备的测试点易在出厂及第1次测试时进行标注,以便今后的测试及比较。

1.3 人员要求

进行电力设备超声波局部放电带电检测的人员应具备如下条件：

a)接受过超声波局部放电带电检测培训，熟悉超声波局部放电检测技术的基本原理、诊断分析方

法，了解超声波局部放电检测仪器的工作原理、技术参数和性能，掌握超声波局部放电检测仪

器的操作方法，具备现场检测能力。

b)了解被测设备的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。

c)具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的相关安全管理规定。

d)检测当日身体状况和精神状况良好。

1.4 安全要求

a)应严格执行《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求，检修人员填写变电

站第二种工作票，运维人员使用维护作业卡。

b)超声波局部放电带电检测工作不得少于两人。工作负责人应由有超声波局部放电带电检测经验

的人员担任，开始检测前，工作负责人应向全体工作人员详细布置检测工作的各安全注意事项。

c)对复杂的带电检测或在相距较远的几个位置进行工作时，应在工作负责人指挥下，在每一个工作位

置分别设专人监护，带电检测人员在工作中应思想集中，服从指挥。

d)检测人员应避开设备防爆口或压力释放口。

e)在进行检测时，要防止误碰、误动设备。

f)在进行检测时，要保证人员、仪器与设备带电部位保持足够安全距离。

g)防止传感器坠落而误碰设备。

1

h)检测中应保持仪器使用的信号线完全展开，避免与电源线（若有）缠绕一起，收放信号线时禁

止随意舞动，并避免信号线外皮受到刮蹭。

i)保证检测仪器接地良好，避免人员触电。

j)在使用传感器进行检测时，如果有明显的感应电压，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。

k)检测现场出现异常情况时，应立即停止检测工作并撤离现场。

1.5 检测仪器要求

超声波局部放电检测仪器一般由超声波传感器、前置信号放大器（可选）、数据采集单元、数据处理单元等组成，为实现对高处目标的检测，宜配备超声波传感器专用的绝缘支撑杆。

主要技术指标

a)灵敏度：峰值灵敏度一般不小于60dB[V/(m/s)]，均值灵敏度一般不小于40dB[V/(m/s)]。

b)检测频带：用于SF6气体绝缘电力设备的超声波检测仪，一般在20kHz～80kHz范围内；对于

非接触方式的超声波检测仪，一般在20kHz～60kHz范围内。

c)线性度误差：不大于±20%。

d)稳定性：局部放电超声波检测仪连续工作1小时后，注入恒定幅值的脉冲信号时，其响应值的

变化不应超过±20%。

功能要求

a)宜具有“连续模式”、“时域模式”、“相位模式”、“飞行模式”和“特征指数模式”，其中，“连续模

式”能够显示信号幅值大小、50Hz/100Hz频率相关性，“时域模式”能够显示信号幅值大小及信号波形，“相位模式”能够反映超声波信号相位分布情况，“飞行模式”能够反映自由微粒运动轨迹，“特征指数模式”能够反映超声波信号发生时间间隔。

b)应可记录背景噪声并与检测信号实时比较。

c)应可设定报警阈值。

d)应具有放大倍数调节功能，并在仪器上直观显示放大倍数大小。

e)应具备抗外部干扰的功能。

f)应可将测试数据存储于本机并导出至电脑。

g)若采用可充电电池供电，充电电压为220V、频率为50Hz，充满电单次连续使用时间不低于4

小时。

h)宜具备内、外同步功能，从而在“相位模式”下对检测信号进行观察和分析。

i)应可进行时域与频域的转换。

j)宜具备检测图谱显示功能。提供局部放电信号的幅值、相位、放电频次等信息中的一种或几种，并可采用波形图、趋势图等谱图中的一种或几种进行展示。

k)宜具备放电类型识别功能。具备模式识别功能的仪器应能判断设备中的典型局部放电类型（自由金属微粒放电、悬浮电位放电、沿面放电、绝缘内部气隙放电、金属尖端放电等），或给出各类局部放电发生的可能性，诊断结果应当简单明确。

2 检测准备

2

a)检测前，应了解被测设备数量、型号、结构、制造厂家、安装日期等信息以及运行情况。

b)配备与检测工作相符的图纸、上次的检测记录、标准作业卡、安全作业指导卡。

c)现场具备安全可靠的检修电源，禁止从运行设备上接取检测用电源。

d)检查环境、人员、仪器、设备、工作区域满足检测条件。

e)按国家电网公司安全生产管理规定办理工作许可手续。

3 检测方法

3.1 检测原理图

图1 超声波局部放电检测原理图

3.2 检测步骤

a)检查仪器完整性，按照仪器说明书连接检测仪器各部件，将检测仪器正确接地后开机。

b)开机后，运行检测软件，检查界面显示、模式切换是否正常稳定。

c)进行仪器自检，确认超声波传感器和检测通道工作正常。

d)若具备该功能，设置变电站名称、设备名称、检测位置并做好标注。

e)将检测仪器调至适当量程，传感器悬浮于空气中，测量空间背景噪声并记录，根据现场噪声水

平设定信号检测阈值。

f)将检测点选取于断路器断口处、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、导

体连接部件以及水平布置盆式绝缘子上方部位，检测前应将传感器贴合的壳体外表面擦拭干

净，检测点间隔应小于检测仪器的有效检测范围，测量时测点应选取于气室侧下方。

g)在超声波传感器检测面均匀涂抹专用检测耦合剂，施加适当压力紧贴于壳体外表面以尽量减小

信号衰减，检测时传感器应与被试壳体保持相对静止，对于高处设备，例如某些GIS母线气室，可用配套绝缘支撑杆支撑传感器紧贴壳体外表面进行检测，但须确保传感器与设备带电部位有足够的安全距离。

h)在显示界面观察检测到的信号，观察时间不低于15秒，如果发现信号有效值/峰值无异常，50

Hz/100Hz频率相关性较低，则保存数据，继续下一点检测。

i)如果发现信号异常，则在该气室进行多点检测，延长检测时间不少于30s并记录多组数据进行

幅值对比和趋势分析，为准确进行相位相关性分析，可利用具有与运行设备相同相位关系的电源引出同步信号至检测仪器进行相位同步。亦可用耳机监听异常信号的声音特性，根据声音特

性的持续性、频率高低等进行初步判断，并通过按压可能震动的部件，初步排除干扰。

3

j)填写设备检测数据记录表（附录A），对于存在异常的气室，应附检测图片和缺陷分析。

3.3 检测验收

a)检查检测数据是否准确、完整。

b)将工作现场恢复至检测前状态。

4 检测数据分析和处理

根据连续图谱、时域图谱、相位图谱特和特征指数图谱征判断测量信号是否具备50Hz/100Hz相关性。若是，说明可能存在局部放电，继续如下分析和处理：

a)同一类设备局部放电信号的横向对比，相似设备在相似环境下检测得到的局部放电信号，其测试幅值和测试图谱应比较相似，例如对同一GIS间隔A、B、C三相断路器气室同一位置的局部放电图谱对比，可以帮助判断是否有放电。

b)同一设备历史数据的纵向对比，通过在较长的时间内多次测量同一设备的局部放电信号，可以跟踪设备的绝缘状态劣化趋势，如果测量值有明显增大，或出现典型局部放电图谱，可判断此测试部位存在异常，典型放电图谱参见附录B。

c)若检测到异常信号，可借助其它检测仪器（如特高频局部放电检测仪、示波器、频谱分析仪以及SF6分解物检测分析仪），对异常信号进行综合分析，并判断放电的类型，根据不同的判据对被测设备进行危险性评估。在条件具备时，利用声声定位/声电定位等方法，根据不同布置位置传感器检测信号的强度变化规律和时延规律来确定缺陷部位，以GIS检测为例，一般先确定缺陷位于的气室，再精确定位到高压导体/壳体等部位。同时进行缺陷类型识别，可以根据超声波检测信号的50Hz/100Hz频率相关性、信号幅值水平以及信号的相位关系，进行缺陷类型识别，具体分析方法见附录C。

5 检测原始数据和报告

5.1 原始数据

在检测过程中，应随时保存超声波局放检测原始数据，可添加缺陷部位的可见光照片，并留存照片。若检测仪器数据可导出，存放方式如下：

a)建立一级文件夹，文件夹名称：变电站名＋检测日期。

b)建立二级文件夹，文件夹名称：调度号（如：111、14-9、224-9）。当被检测间隔三相分仓时，

需分相建立文件夹，文件夹名称：调度号+相别（如111A、111B、111C）。

c)文件名：被测气室编号+被测部位。

d)当检测到异常时，需对该间隔上的所有气室进行检测并分别建立文件夹，文件夹名称：调度号

＋相别（A、B、C）＋被测气室编号。

5.2 检测报告

检测工作完成后，应在15个工作日内完成检测报告整理并录入PMS系统，报告格式见附录A。

4

超声波局部放电检测报告A.1 超声波局部放电检测报告

表A.1 超声波局部放电检测报告

注：异常时记录负荷和图谱，正常时记录数值。

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超声测试典型图谱

B.1 某550kV GIS 绝缘支柱绝缘子上放电

某GIS 绝缘支柱绝缘子上放电信号图见图B.1，解体后放电痕迹见图B.2

。

图B.1 GIS 绝缘支柱绝缘子上放电信号图

图B.2 GIS 绝缘支柱绝缘子上放电痕迹

分析：在绝缘支柱绝缘子附近，测量到的信号约为10mV —20mV 之间，不是很稳定，50Hz 相关性较大，100Hz 相关性也出现，并且也不稳定。解体后发现表面有明显的电树。

B.2 某550kV GIS

断路器屏蔽罩松动

某550kV GIS 断路器屏蔽罩松动引发的放电信号图见图B.3，解体后放电痕迹见图B.4。

图B.3 断路器屏蔽罩松动放电信号图

图B.4 GIS断路器屏蔽罩松动放电痕迹

分析：从相位图谱中可看出信号在50mV左右，呈现典型的100Hz相位相关性，判断为屏蔽松动，形成悬浮电位放电。解体后发现明显的放电灼烧痕迹。

B.3 363kV GIS母线筒罐体上的颗粒

某363kV GIS母线筒罐体上的颗粒引发的信号图见图B.5，解体后放电痕迹见图B.6，解体后颗粒痕迹见图B.7。

图B.5 GIS母线筒罐体上的颗粒信号图

图B.6 GIS母线筒罐体上的颗粒放电位置

图B.7 GIS母线筒罐体上的颗粒痕迹

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分析：在母线气室手孔附近测得信号超过100mV ，底部也有信号。50Hz 和100Hz 相关性都出现，且数值相差不多。解体后发现手孔和壳体底部都有杂质。

B.4 252kV GIS 支撑绝缘子上的放电

某252kV GIS 支撑绝缘子上的放电引发的信号图见图B.8，解体后放电痕迹见图B.9及图B.10。

图B.8 GIS 支撑绝缘子上的放电信号图

图B.9 GIS 支撑绝缘子上的颗粒放电痕迹

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图B.10 GIS 支撑绝缘子上的颗粒放电痕迹2

分析：信号达到了500mV ，呈现了明显的100Hz 相位相关性。解体后在导电环周围发现明显的放电痕迹。

B.5 252kV GIS 母线上的毛刺放电

某252kV GIS 母线上的毛刺放电引发的信号图见图B.11。

图B.11 GIS母线上的毛刺放电信号图

分析：信号大小约为2mV左右，出现了50Hz相关信号。从相位图上可明显的看出在负半周放电的信号特性。解体后发现有微小颗粒形成的毛刺附着在导体上。

B.6 252kV GIS CT室内导电杆接触不良

某252kV GIS CT室内导电杆接触不良引发的信号图见图B.12，解体后放电痕迹见图B.13。

图B.12 GIS CT室内导电杆接触不良放电信号图

图B.13 GIS CT室内导电杆接触不良痕迹

分析：信号的峰值达到20mV，并且100Hz相关性极强，50Hz相关性基本没有，相位图也呈现典型的100Hz 相位相关性。判断CT内部出现悬浮电位故障。现场偶尔能听到异音。解体后发现CT的电极没能完全进入适配孔中，气室中可见明显的SF6气体放电分解物。

B.7 252kV GIS断路器气室屏蔽罩松动

某252kV GIS断路器气室屏蔽罩松动引发的信号图见图B.14。

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图B.14 GIS断路器气室屏蔽罩松动放电信号图

分析：信号峰值为6mV左右，呈现有100Hz相关性。判断为该气室中心导体可能有屏蔽松动现象。解体后发现断路器屏蔽罩松动。

B.8 126kV GIS隔离开关气室放电

某126kV GIS隔离开关气室放电引发的信号图见图B.15。

图B.15 GIS隔离开关气室放电信号图

分析：放电信号非常大，峰值达到1000mV左右，从相位图可看出明显的50Hz相关性。判断为该气室有严重局部放电，立即停电处理，解体后发现隔离开关桩头严重烧损。

B.9 126kV GIS屏蔽松动

某126kV GIS屏蔽松动引发的信号图见图B.16，解体后放电痕迹见图B.17。

图B.16 GIS屏蔽松动放电信号图

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图B.17 GIS屏蔽松动放电痕迹

分析：在母线筒信号峰值达到40mV，100Hz相关性很强，根据结构分析可能是连接件松动。解体打开后发现连接锥体的弹簧没有压紧。

B.10 126kV GIS 三相共体CT屏蔽松动

某126kV GIS 三相共体CT屏蔽松动引发的信号图见图B.18。

图B.18 GIS 三相共体CT屏蔽松动放电信号图

分析：呈现典型的悬浮电位故障，判断认为是CT内部某部件的松动引发的放电，解体后检查发现绕组间绝缘板松动。

B.11 126kV GIS CT缺失螺母

某126kV GIS CT缺失螺母引发的信号图见图B.19，解体后放电痕迹见图B.20。

图B.19 GIS CT缺失螺母放电信号图

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图B.20 GIS CT缺失螺母放电痕迹

分析：信号达200mV,100Hz相关性很强，判断有悬浮电位故障。解体打开后发现丢失一个螺母，紧固后恢复正常。

B.12 部分实验室模拟试验

实验室条件下模拟的部分典型缺陷信号图见图B.21～B.27。

图B.21 单个金属球状颗粒放电信号图

图B.22 单个丝状金属颗粒放电信号

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图B.23 绑在导体上的长2cm的细铜线模拟尖峰放电信号

图B.24 毛刺放电的典型图谱

图B.25 自由颗粒放电的典型图谱

图B.26 电位悬浮放电的典型图谱

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图B.27 机械振动放电的典型图谱

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附录C

（资料性附录）

缺陷部位和缺陷类型判断依据

C.1 缺陷部位判断依据

多传感器定位——利用时延方法实现空间定位。在疑似故障部位利用多个传感器同时测量，并以信号首先到达的传感器作为触发信号源，就可以得到超声波从放电源至各个传感器的传播时间，再根据超声波在设备媒质中的传播速度和方向，就可以确定放电源的空间位置。

单传感器定位——移动传感器，测试气室不同的部位，找到信号的最大点，对应的位置即为缺陷点。通过两种方法判断缺陷在罐体或中心导体上。方法一，通过调整测量频带的方法，将带通滤波器测量频率从100kHz减小到50kHz，如果信号幅值明显减小，则缺陷位置应在壳体上；信号水平基本不变，则缺陷位置应在中心导体上。方法二，如果信号水平的最大值在罐体表面周线方向的较大范围出现，则缺陷位置应在中心导体上；如果最大值在一个特定点出现，则缺陷位置应在壳体上。

C.2 缺陷类型判断依据

缺陷类型判断依据见表C.1。

表C.1 缺陷类型判断依据

自由金属微粒——对于运行中的设备，微粒信号的幅值：背景噪声＜V peak＜5dB可不进行处理，5dB ＜V peak≤10dB应缩短检测周期，监测运行；V peak≥10dB应进行检查。

注：这里的推荐参考值，各地因设备状况、运行条件和检测仪器等因素的不同，推荐参考值可能不同。各地可根据的历史检测数据、自身所能承受的系统风险进行统计分析，定期修订完善推荐参考值。

电晕放电（数据参考带电设备带电检测技术规范中规定）——毛刺一般在壳体上，但导体上的毛刺危害更大。只要信号高于背景值，都是有害的，应根据工况酌情处理。在耐压过程中发现毛刺放电现象，即便低于标准值，也应进行处理。

悬浮电位——电位悬浮一般发生在断路器气室的屏蔽松动，PT/CT气室绝缘支撑松动或偏移，母线气室绝缘支撑松动或偏移，气室连接部位接插件偏离或螺栓松动等。设备内部只要形成了电位悬浮，就是危险的，应加强监测，有条件就应及时处理。对于126kV GIS，如果100Hz信号幅值远大于50Hz信号幅值，且V peak＞10mV，应缩短检测周期并密切监测其增长量，如果V peak＞20mV，应停电处理。对于363kV和550kV及以上设备，应提高标准。

注：这里的推荐参考值，各地因设备状况、运行条件和检测仪器等因素的不同，推荐参考值可能不同。各地可根据的历史检测数据、自身所能承受的系统风险进行统计分析，定期修订完善推荐参考值。

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其中，A（dBmV）=20lg（B mV /1mV）。

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