不少電力運(yùn)維企業(yè)近期咨詢兩個(gè)核心問題：一是GIS現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)怎么匹配AE傳感器參數(shù)，才能在控制成本的同時(shí)保障檢測(cè)準(zhǔn)確率；二是提交給監(jiān)管部門的檢測(cè)報(bào)告中，聲發(fā)射檢測(cè)相關(guān)內(nèi)容需要滿足哪些規(guī)范要求。針對(duì)這兩類普遍疑問，我們結(jié)合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)逐一展開說明。

首先要明確技術(shù)邏輯：GIS作為電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電能控制、分配的核心設(shè)備，其絕緣性能直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行安全，而局部放電是GIS絕緣劣化的早期核心前兆信號(hào)，及時(shí)開展局部放電檢測(cè)可以有效避免絕緣擊穿、設(shè)備爆炸等重大事故。當(dāng)前針對(duì)GIS的局部放電檢測(cè)技術(shù)包含超高頻法、超聲波法、化學(xué)檢測(cè)法等多個(gè)分支，其中超聲波法屬于聲發(fā)射檢測(cè)的常用落地路徑，核心原理是捕捉局部放電過程中產(chǎn)生的20kHz以上頻段的聲波振動(dòng)信號(hào)，通過分析信號(hào)的時(shí)域、頻域特征判斷缺陷的類型、位置與嚴(yán)重程度，而AE傳感器也*是聲發(fā)射傳感器，是整個(gè)檢測(cè)鏈路中負(fù)責(zé)信號(hào)采集的核心硬件，其性能直接決定了聲發(fā)射檢測(cè)的*終精度【1】。

和其他局部放電檢測(cè)技術(shù)相比，超聲波法適配GIS的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)十分明顯：一是超聲波信號(hào)通過GIS金屬殼體傳播，不需要設(shè)備內(nèi)置耦合裝置，便攜式檢測(cè)作業(yè)無(wú)需停電即可開展，不會(huì)影響正常供電；二是抗電磁干擾能力較強(qiáng)，GIS現(xiàn)場(chǎng)的高壓電磁干擾不會(huì)影響聲波信號(hào)的采集，檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性更高；三是定位精度較高，通過多個(gè)AE傳感器的同步采集，可以將局部放電缺陷的位置誤差控制在10cm以內(nèi)，方便后續(xù)的檢修作業(yè)。聲發(fā)射檢測(cè)作為成熟的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在電力、石化、航空等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，而針對(duì)GIS的局部放電檢測(cè)是聲發(fā)射檢測(cè)在電力行業(yè)的核心應(yīng)用場(chǎng)景之一，超聲波法的普及也大幅降低了GIS局部放電檢測(cè)的作業(yè)門檻。

一、AE傳感器選型與超聲波法檢測(cè)的參數(shù)匹配要點(diǎn)

對(duì)于電力運(yùn)維企業(yè)*關(guān)心的AE傳感器選型、參數(shù)匹配與成本控制問題，我們結(jié)合DL/T 1416-2015標(biāo)準(zhǔn)的要求給出明確的選型方向。首先是諧振頻率參數(shù)的匹配，GIS局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)頻段大多集中在20kHz~200kHz區(qū)間，因此用于GIS局部放電檢測(cè)的AE傳感器諧振頻率建議選在80kHz~150kHz區(qū)間，這個(gè)頻段的傳感器既可以有效覆蓋常見的局部放電信號(hào)頻段，也能過濾掉現(xiàn)場(chǎng)大部分低于20kHz的機(jī)械振動(dòng)干擾【2】。AE傳感器的校準(zhǔn)周期建議不超過12個(gè)月，每次開展局部放電檢測(cè)前都要檢查AE傳感器的外觀是否有損壞，確保設(shè)備狀態(tài)正常。

其次是靈敏度與防護(hù)等級(jí)的選擇，用于便攜式巡檢的AE傳感器靈敏度建議不低于-70dB（ref 1V/μbar），用于在線監(jiān)測(cè)的AE傳感器靈敏度建議不低于-75dB，保證可以捕捉到GIS殼體上的微弱振動(dòng)信號(hào)；防護(hù)等級(jí)方面，戶外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的傳感器需要達(dá)到IP65及以上，避免雨天、粉塵環(huán)境下的器件損壞。針對(duì)成本控制的需求，目前國(guó)產(chǎn)AE傳感器的性能已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)GIS局部放電檢測(cè)的場(chǎng)景要求，批量采購(gòu)成本僅為同參數(shù)進(jìn)口產(chǎn)品的30%~50%，運(yùn)維企業(yè)不需要盲目選擇溢價(jià)較高的進(jìn)口產(chǎn)品，只要傳感器具備正規(guī)的校準(zhǔn)證書即可投入使用。

不同的作業(yè)場(chǎng)景下的AE傳感器選型也有差異：針對(duì)新建GIS場(chǎng)站的在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，建議選擇帶溫度補(bǔ)償功能的AE傳感器，避免環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的信號(hào)漂移，提升長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性；針對(duì)老舊場(chǎng)站的定期巡檢項(xiàng)目，選擇便攜式可插拔的AE傳感器即可，搭配手持式檢測(cè)終端使用，作業(yè)靈活性更高；針對(duì)GIS出廠前的耐壓試驗(yàn)局部放電檢測(cè)，建議選擇多通道同步采集的AE傳感器組，提升缺陷定位的效率。

二、超聲波法局部放電檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)常見問題解決

很多運(yùn)維企業(yè)在現(xiàn)場(chǎng)開展局部放電檢測(cè)時(shí)會(huì)遇到信號(hào)干擾、缺陷判定不準(zhǔn)等實(shí)際問題，結(jié)合多年的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我們整理了幾個(gè)常見問題的解決方法。首先是機(jī)械干擾的處理，GIS現(xiàn)場(chǎng)的散熱風(fēng)機(jī)振動(dòng)、人員作業(yè)敲擊、外部施工振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生聲波信號(hào)，容易和局部放電信號(hào)混淆，此時(shí)可以通過超聲波法的頻域分析功能區(qū)分：局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)多為連續(xù)的脈沖信號(hào)，頻率穩(wěn)定在20kHz~200kHz區(qū)間，而機(jī)械干擾信號(hào)多為離散的大振幅信號(hào)，頻率大多低于20kHz，通過頻譜濾波功能即可過濾掉大部分干擾信號(hào)【3】。GIS設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境大多比較復(fù)雜，戶外場(chǎng)站的溫差、濕度、粉塵都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，超聲波法的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，更適合復(fù)雜環(huán)境下的GIS局部放電檢測(cè)。

其次是AE傳感器與GIS殼體的耦合問題，耦合效率不足會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減超過30%，直接影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。作業(yè)時(shí)建議選用硅脂類耦合劑，涂抹在AE傳感器的感應(yīng)面之后，將傳感器垂直按壓在GIS殼體上，用固定夾具夾緊，保證耦合層沒有氣泡，耦合效率可以達(dá)到90%以上。如果GIS殼體表面有較厚的油漆層，建議先打磨掉檢測(cè)點(diǎn)的油漆，露出金屬殼體之后再開展檢測(cè)，避免油漆層導(dǎo)致的信號(hào)衰減。

檢測(cè)點(diǎn)的布置也會(huì)影響局部放電檢測(cè)的準(zhǔn)確率，一般情況下GIS母線筒部位每隔1.5米布置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等關(guān)鍵部件的每個(gè)法蘭位置都要布置檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)于疑似缺陷部位可以縮小檢測(cè)點(diǎn)間距到0.5米，配合時(shí)差定位法確定缺陷的具體位置。在東南沿海某220kV變電站的巡檢作業(yè)中，運(yùn)維人員*是通過加密布置AE傳感器，成功將隔離開關(guān)部位的局部放電缺陷定位誤差控制在8cm以內(nèi)，為后續(xù)的檢修作業(yè)節(jié)省了大量時(shí)間。

三、聲發(fā)射檢測(cè)的規(guī)范要求與報(bào)告合規(guī)要點(diǎn)

針對(duì)政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)管理部門關(guān)心的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、報(bào)告合規(guī)、運(yùn)維管理問題，我們結(jié)合*能源局發(fā)布的《電力設(shè)備狀態(tài)檢修管理辦法》整理了相關(guān)要求。首先是檢測(cè)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)針對(duì)GIS超聲波法局部放電檢測(cè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 39615-2020《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備局部放電超聲檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》、DL/T 1416-2015《超聲波法局部放電檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》，開展檢測(cè)作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求的流程執(zhí)行，檢測(cè)結(jié)果的判定也要符合標(biāo)準(zhǔn)中的缺陷分級(jí)要求【4】。

其次是檢測(cè)機(jī)構(gòu)與人員的資質(zhì)要求，出具給監(jiān)管部門的局部放電檢測(cè)報(bào)告，需要由具備CMA或CNAS資質(zhì)的機(jī)構(gòu)出具，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員需要持有電力行業(yè)認(rèn)可的帶電檢測(cè)資質(zhì)證書，所用的AE傳感器需要持有在有效期內(nèi)的校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)需要具備相關(guān)的計(jì)量校準(zhǔn)資質(zhì)。

檢測(cè)報(bào)告的內(nèi)容也需要滿足合規(guī)要求，其中聲發(fā)射檢測(cè)相關(guān)的內(nèi)容需要包含：AE傳感器的型號(hào)、參數(shù)、校準(zhǔn)證書編號(hào)，檢測(cè)點(diǎn)的布置示意圖，超聲波法檢測(cè)的時(shí)域波形圖、頻譜圖，局部放電缺陷的判定依據(jù)、等級(jí)劃分，后續(xù)的運(yùn)維處理建議等。按照監(jiān)管要求，GIS設(shè)備的局部放電檢測(cè)報(bào)告需要留存3年以上，監(jiān)管部門開展電力安全檢查時(shí)會(huì)對(duì)報(bào)告的真實(shí)性、合規(guī)性進(jìn)行核查，對(duì)于不符合要求的檢測(cè)結(jié)果會(huì)要求運(yùn)維單位重新開展檢測(cè)，情節(jié)嚴(yán)重的會(huì)予以通報(bào)批評(píng)。

四、不同運(yùn)維場(chǎng)景下的方案選擇建議

針對(duì)不同電壓等級(jí)、不同運(yùn)行年限的GIS設(shè)備，我們可以結(jié)合超聲波法與聲發(fā)射檢測(cè)的技術(shù)特點(diǎn)選擇適配的運(yùn)維方案。對(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)的GIS設(shè)備，運(yùn)行年限在10年以內(nèi)的，建議每12個(gè)月開展一次便攜式聲發(fā)射檢測(cè)，搭配紅外測(cè)溫、SF6氣體成分檢測(cè)共同開展?fàn)顟B(tài)評(píng)估；對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的GIS設(shè)備，運(yùn)行年限超過10年的，建議每6個(gè)月開展一次局部放電檢測(cè)，同時(shí)搭建在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，預(yù)埋AE傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期絕緣缺陷。

對(duì)于政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)而言，建議逐步建立區(qū)域內(nèi)GIS設(shè)備的聲發(fā)射檢測(cè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，統(tǒng)一局部放電檢測(cè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、報(bào)告模板，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的跨單位共享，提升區(qū)域電網(wǎng)的整體運(yùn)行可靠性，同時(shí)可以定期組織開展檢測(cè)機(jī)構(gòu)的能力核驗(yàn)，保證超聲波法檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免因檢測(cè)結(jié)果失準(zhǔn)導(dǎo)致的電力安全事故。

參考文獻(xiàn)

【1】 GB/T 39615-2020 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備局部放電超聲檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則

【2】 DL/T 1416-2015 超聲波法局部放電檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則

【3】 JJF 1735-2019 聲發(fā)射傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

【4】 電力設(shè)備狀態(tài)檢修管理辦法（*能源局2022版）