不少電力運維企業(yè)近期咨詢兩個核心問題：一是GIS現(xiàn)場局部放電檢測怎么匹配AE傳感器參數(shù)，才能在控制成本的同時保障檢測準確率；二是提交給監(jiān)管部門的檢測報告中，聲發(fā)射檢測相關內容需要滿足哪些規(guī)范要求。針對這兩類普遍疑問，我們結合現(xiàn)行技術標準與現(xiàn)場作業(yè)經驗逐一展開說明。

首先要明確技術邏輯：GIS作為電力系統(tǒng)中負責電能控制、分配的核心設備，其絕緣性能直接關系到電網(wǎng)運行安全，而局部放電是GIS絕緣劣化的早期核心前兆信號，及時開展局部放電檢測可以有效避免絕緣擊穿、設備爆炸等重大事故。當前針對GIS的局部放電檢測技術包含超高頻法、超聲波法、化學檢測法等多個分支，其中超聲波法屬于聲發(fā)射檢測的常用落地路徑，核心原理是捕捉局部放電過程中產生的20kHz以上頻段的聲波振動信號，通過分析信號的時域、頻域特征判斷缺陷的類型、位置與嚴重程度，而AE傳感器也*是聲發(fā)射傳感器，是整個檢測鏈路中負責信號采集的核心硬件，其性能直接決定了聲發(fā)射檢測的*終精度【1】。

和其他局部放電檢測技術相比，超聲波法適配GIS的現(xiàn)場作業(yè)場景優(yōu)勢十分明顯：一是超聲波信號通過GIS金屬殼體傳播，不需要設備內置耦合裝置，便攜式檢測作業(yè)無需停電即可開展，不會影響正常供電；二是抗電磁干擾能力較強，GIS現(xiàn)場的高壓電磁干擾不會影響聲波信號的采集，檢測結果的穩(wěn)定性更高；三是定位精度較高，通過多個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，方便后續(xù)的檢修作業(yè)。聲發(fā)射檢測作為成熟的無損檢測技術，在電力、石化、航空等多個領域都有廣泛應用，而針對GIS的局部放電檢測是聲發(fā)射檢測在電力行業(yè)的核心應用場景之一，超聲波法的普及也大幅降低了GIS局部放電檢測的作業(yè)門檻。

一、AE傳感器選型與超聲波法檢測的參數(shù)匹配要點

對于電力運維企業(yè)*關心的AE傳感器選型、參數(shù)匹配與成本控制問題，我們結合DL/T 1416-2015標準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局部放電產生的超聲波信號頻段大多集中在20kHz~200kHz區(qū)間，因此用于GIS局部放電檢測的AE傳感器諧振頻率建議選在80kHz~150kHz區(qū)間，這個頻段的傳感器既可以有效覆蓋常見的局部放電信號頻段，也能過濾掉現(xiàn)場大部分低于20kHz的機械振動干擾【2】。AE傳感器的校準周期建議不超過12個月，每次開展局部放電檢測前都要檢查AE傳感器的外觀是否有損壞，確保設備狀態(tài)正常。

其次是靈敏度與防護等級的選擇，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殼體上的微弱振動信號；防護等級方面，戶外現(xiàn)場作業(yè)的傳感器需要達到IP65及以上，避免雨天、粉塵環(huán)境下的器件損壞。針對成本控制的需求，目前國產AE傳感器的性能已經可以滿足絕大多數(shù)GIS局部放電檢測的場景要求，批量采購成本僅為同參數(shù)進口產品的30%~50%，運維企業(yè)不需要盲目選擇溢價較高的進口產品，只要傳感器具備正規(guī)的校準證書即可投入使用。

不同的作業(yè)場景下的AE傳感器選型也有差異：針對新建GIS場站的在線監(jiān)測項目，建議選擇帶溫度補償功能的AE傳感器，避免環(huán)境溫度變化導致的信號漂移，提升長期監(jiān)測的穩(wěn)定性；針對老舊場站的定期巡檢項目，選擇便攜式可插拔的AE傳感器即可，搭配手持式檢測終端使用，作業(yè)靈活性更高；針對GIS出廠前的耐壓試驗局部放電檢測，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的現(xiàn)場作業(yè)常見問題解決

很多運維企業(yè)在現(xiàn)場開展局部放電檢測時會遇到信號干擾、缺陷判定不準等實際問題，結合多年的現(xiàn)場作業(yè)經驗，我們整理了幾個常見問題的解決方法。首先是機械干擾的處理，GIS現(xiàn)場的散熱風機振動、人員作業(yè)敲擊、外部施工振動都會產生聲波信號，容易和局部放電信號混淆，此時可以通過超聲波法的頻域分析功能區(qū)分：局部放電產生的超聲波信號多為連續(xù)的脈沖信號，頻率穩(wěn)定在20kHz~200kHz區(qū)間，而機械干擾信號多為離散的大振幅信號，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【3】。GIS設備的運行環(huán)境大多比較復雜，戶外場站的溫差、濕度、粉塵都會影響檢測結果，超聲波法的環(huán)境適應性更強，更適合復雜環(huán)境下的GIS局部放電檢測。

其次是AE傳感器與GIS殼體的耦合問題，耦合效率不足會導致信號衰減超過30%，直接影響檢測結果的準確性。作業(yè)時建議選用硅脂類耦合劑，涂抹在AE傳感器的感應面之后，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，建議先打磨掉檢測點的油漆，露出金屬殼體之后再開展檢測，避免油漆層導致的信號衰減。

檢測點的布置也會影響局部放電檢測的準確率，一般情況下GIS母線筒部位每隔1.5米布置一個檢測點，斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等關鍵部件的每個法蘭位置都要布置檢測點，對于疑似缺陷部位可以縮小檢測點間距到0.5米，配合時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，運維人員*是通過加密布置AE傳感器，成功將隔離開關部位的局部放電缺陷定位誤差控制在8cm以內，為后續(xù)的檢修作業(yè)節(jié)省了大量時間。

三、聲發(fā)射檢測的規(guī)范要求與報告合規(guī)要點

針對政府監(jiān)管機構、電網(wǎng)管理部門關心的標準規(guī)范、報告合規(guī)、運維管理問題，我們結合*能源局發(fā)布的《電力設備狀態(tài)檢修管理辦法》整理了相關要求。首先是檢測依據(jù)的標準，當前國內針對GIS超聲波法局部放電檢測的現(xiàn)行標準主要有GB/T 39615-2020《氣體絕緣金屬封閉開關設備局部放電超聲檢測技術導則》、DL/T 1416-2015《超聲波法局部放電檢測技術導則》，開展檢測作業(yè)時要嚴格按照標準要求的流程執(zhí)行，檢測結果的判定也要符合標準中的缺陷分級要求【4】。

其次是檢測機構與人員的資質要求，出具給監(jiān)管部門的局部放電檢測報告，需要由具備CMA或CNAS資質的機構出具，現(xiàn)場作業(yè)人員需要持有電力行業(yè)認可的帶電檢測資質證書，所用的AE傳感器需要持有在有效期內的校準證書，校準機構需要具備相關的計量校準資質。

檢測報告的內容也需要滿足合規(guī)要求，其中聲發(fā)射檢測相關的內容需要包含：AE傳感器的型號、參數(shù)、校準證書編號，檢測點的布置示意圖，超聲波法檢測的時域波形圖、頻譜圖，局部放電缺陷的判定依據(jù)、等級劃分，后續(xù)的運維處理建議等。按照監(jiān)管要求，GIS設備的局部放電檢測報告需要留存3年以上，監(jiān)管部門開展電力安全檢查時會對報告的真實性、合規(guī)性進行核查，對于不符合要求的檢測結果會要求運維單位重新開展檢測，情節(jié)嚴重的會予以通報批評。

四、不同運維場景下的方案選擇建議

針對不同電壓等級、不同運行年限的GIS設備，我們可以結合超聲波法與聲發(fā)射檢測的技術特點選擇適配的運維方案。對于110kV及以下電壓等級的GIS設備，運行年限在10年以內的，建議每12個月開展一次便攜式聲發(fā)射檢測，搭配紅外測溫、SF6氣體成分檢測共同開展狀態(tài)評估；對于220kV及以上電壓等級的GIS設備，運行年限超過10年的，建議每6個月開展一次局部放電檢測，同時搭建在線監(jiān)測系統(tǒng)，預埋AE傳感器實現(xiàn)實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)早期絕緣缺陷。

對于政府監(jiān)管機構而言，建議逐步建立區(qū)域內GIS設備的聲發(fā)射檢測數(shù)據(jù)共享平臺，統(tǒng)一局部放電檢測的技術標準、報告模板，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的跨單位共享，提升區(qū)域電網(wǎng)的整體運行可靠性，同時可以定期組織開展檢測機構的能力核驗，保證超聲波法檢測結果的準確性，避免因檢測結果失準導致的電力安全事故。

參考文獻

【1】 GB/T 39615-2020 氣體絕緣金屬封閉開關設備局部放電超聲檢測技術導則

【2】 DL/T 1416-2015 超聲波法局部放電檢測技術導則

【3】 JJF 1735-2019 聲發(fā)射傳感器校準規(guī)范

【4】 電力設備狀態(tài)檢修管理辦法（*能源局2022版）