《气体绝缘金属封闭设备击穿定位试验导则》

ICS29.180

K41

T/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXXX—XXXX

气体绝缘金属封闭设备击穿定位试验导

则

Testguideforgasinsulatedswitchgearbreakdownlocatingdevice

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（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

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目  次

前  言.............................................................错误！未定义书签。

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4试验条件...........................................................................1

4.1被试设备.......................................................................1

4.2环境要求.......................................................................2

4.3安全要求.......................................................................2

5试验装置...........................................................................2

5.1概述...........................................................................2

5.2超声波法击穿定位装置...........................................................2

5.3行波法击穿定位装置.............................................................3

5.4功能要求.......................................................................3

6试验方法...........................................................................4

6.1布点原则.......................................................................4

6.2试验勘查.......................................................................4

6.3装置安装.......................................................................5

6.4试验步骤.......................................................................5

7结果判断...........................................................................5

附录A（资料性）击穿定位的试验原理...................................................6

附录B（资料性）击穿放电的典型图谱...................................................7

附录C（资料性）击穿定位装置的安装方法...............................................8

附录D（资料性）行波法击穿定位的计算方法.............................................9

II

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气体绝缘金属封闭设备击穿定位试验导则

1范围

本文件规定了气体绝缘金属封闭设备击穿定位的试验条件、试验装置、试验方法及结果判断方面的

技术要求。

本文件适用于额定电压72.5kV~1100kV的气体绝缘金属封闭设备（以下简称“被试设备”）耐压试

验期间的击穿定位，包括气体绝缘金属封闭开关设备（GIS/HGIS）及气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）。

气体绝缘金属封闭设备运行期间的击穿定位可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB4943.1信息技术设备安全第1部分：通用要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

超声波法击穿定位装置breakdownlocatoronultrasonic

在进行气体绝缘金属封闭设备耐压试验时，通过采集被试设备壳体表面超声波信号实现击穿定位的

装置。

3.2

行波法击穿定位装置breakdownlocatorontravelingwave

在进行气体绝缘金属封闭设备耐压试验时，通过采集被试设备暂态电压行波实现击穿定位的装置。

4试验条件

4.1被试设备

被试设备要求如下：

a)被试设备应完全安装好并充以合格的绝缘气体，各气室应充气到相应额定压力；

b)被试设备金属外壳及接地引线应可靠接地；

c)被试设备金属外壳应清洁、无覆冰等；

d)被试设备上应无各种外部作业。

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4.2环境要求

击穿定位试验的环境要求如下：

a)被试设备及击穿定位装置周围温度应不低于5℃、空气相对湿度应不高于80%；

b)应避免在雨、雪、雾、露天气条件下进行试验；

c)应避免干扰源、大型设备振动及人员频繁走动带来的影响。

4.3安全要求

击穿定位试验人员的安全要求如下：

a)应与电力设备的带电部分保持足够的安全距离；

b)应熟悉被试设备结构，避开被试设备防爆口或压力释放口；

c)被试设备进行操作时，不应在其外壳上进行工作；

d)现场出现明显异常情况时（如带电设备异音、电压波动、系统接地等），应立即停止工作并撤

离现场。

5试验装置

5.1概述

击穿定位试验的原理是采用超声波法、行波法等方法定位出被试设备发生击穿放电的气室，见附录

A。试验装置可分为超声波法击穿定位装置、行波法击穿定位装置等，其中超声波法击穿定位装置可分

为就地型、网络型等。

5.2超声波法击穿定位装置

5.2.1就地型超声波法击穿定位装置

就地型超声波法击穿定位装置由多个相互独立的检测单元组成。当被试设备发生击穿放电后，布置

在被试设备上的每个检测单元就地显示出其测到的超声波信号幅值，通过人工巡视比对各检测单元显示

的幅值大小来定位击穿点。每个检测单元由超声波传感器、信号处理模块、信号显示模块等构成。

图1就地型超声波法击穿定位装置结构

5.2.2网络型超声波法击穿定位装置

网络型超声波法击穿定位装置由检测单元、通讯模块（有线或无线通讯模块）、检测主机等组成。

各个检测单元通过通讯模块将超声波信号数据上传至检测主机，由检测主机比对分析各检测单元的信号

幅值大小、时差等来定位击穿点。

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a）有线通讯方式

b）无线通讯方式

图2网络型超声波法击穿定位装置结构

5.3行波法击穿定位装置

行波法击穿定位装置由行波电压传感器、监测终端、存储控制单元等组成。

图3行波法击穿定位装置结构

5.4功能要求

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5.4.1通用功能

击穿定位装置的通用功能要求如下：

a)应符合GB4943.1的相关规定；

b)应提供击穿信号图谱，见附录B；

c)不应因电源中断、快速或缓慢振动、跌落等情况丢失已记录的检测数据；

d)不应因外部访问而删除已记录的检测数据；

e)不应提供人工删除和修改记录数据的功能；

f)按任意一个开关或按键，不应丢失或删除已记录的信息；

g)应具备检测数据异常、检测功能故障、通信中断等异常情况报警功能；

h)应具备自检功能。

5.4.2超声波法击穿定位装置功能

超声波法击穿定位装置的基本功能要求如下：

a)应具备击穿信号触发阀值设置功能，避免被试设备局部放电产生的超声波信号干扰；

b)应具备击穿信号幅值显示功能；

c)应具备击穿信号数据就地存储及读取功能；

d)宜具备时间同步功能；

e)网络型的击穿定位装置检测主机应具备数据实时显示和存储功能。

5.4.3行波法击穿定位装置功能

行波法击穿定位装置的基本功能要求如下：

a)应具备数据实时显示和存储功能；

b)应能实时监测被试设备上的暂态电压、自动提取暂态电压幅值；

c)应能分析暂态电压时频特征、自动定位击穿位置。

6试验方法

6.1布点原则

6.1.1超声波法击穿定位装置

超声波法击穿定位装置的布点原则如下：

a)被试设备的每个气室宜至少布置一个检测单元；

b)对于长度大于30m的被试设备气室，宜每30m增加布置一个检测单元；

c)当检测单元数量不满足上述要求时，可每间隔2~3个通气型盆式绝缘子布置一个检测单元；

d)检测单元宜布置在被试设备筒体360°圆周中下部，且在同一角度上；

e)检测单元的布置位置应距离不通气型盆式绝缘子、伸缩节、被试设备拐角处50cm以上。

6.1.2行波法击穿定位装置

行波法击穿定位装置的布点原则如下：

a)行波电压传感器应布置在被试设备的气室内，且距离最近的出线套管不宜超过15m；

b)监测终端应固定在行波电压传感器外部的法兰上。

6.2试验勘查

击穿定位试验的勘查要求如下：

a)应确定被试设备的气室分布及耐压范围；

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b)应确定击穿定位装置的安装位置及数量；

c)若击穿定位装置需外部电源供电，应确定外部电源与装置的距离。

6.3装置安装

击穿定位装置的安装要求如下：

a)应根据被试设备的耐压范围确定击穿定位装置的安装位置和数量；

b)击穿定位装置的安装不应改变被试设备本体的电气联接方式，不应影响被试设备的密封性能、

绝缘性能、机械强度等，见附录C；

c)超声波法击穿定位装置的各检测单元应与被试设备外壳间均匀涂抹专用耦合剂并适当施加压

力，以尽可能减小检测信号的衰减；

d)超声波法击穿定位装置的各检测单元应与被试设备外壳保持相对静止，宜采用绑扎的方式进行

固定；

e)超声波法击穿定位装置的各检测单元在安装完成后，应记录被试设备各气室上安装的检测单元

编号。

6.4试验步骤

击穿定位试验的步骤如下：

a)试验前应通过击穿定位装置自检等方式确认装置检测正常，且检测范围完全覆盖被试设备的耐

压范围；

b)试验前应确认击穿定位装置未记录异常数据，如有异常数据应及时排除装置周围可能的干扰源

或重新设置装置的触发阀值；

c)试验期间应安排人员对被试设备和击穿定位装置进行监护，其余无关人员、车辆及设备不应进

入试验范围；

d)被试设备发生击穿后，应立即存储检测数据并安排人员就地复核，但不应触碰被试设备或击穿

定位装置产生干扰信号。

7结果判断

击穿定位试验的结果判断原则如下：

a)超声波法击穿定位主要根据幅值比较法进行击穿点定位，判断原则为信号幅值最大原则。必要

时可结合时差分析法进行综合分析，判断原则为发生时刻最早原则。

b)行波法击穿定位主要根据行波传播至传感器处的时差、行波在被试设备中的传播速度等数据计

算获得击穿点位置，见附录D。

c)判定击穿点位置后，可对被试设备开展SF6气体分解物检测进行分析验证。由于每次的击穿

放电能量不同，SF6气体分解物含量也存在差异，故SF6气体分解物分析法可辅助判断，不应

将是否检测出分解物作为击穿点的判断原则。

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附录A

（资料性）

击穿定位的试验原理

A.1超声波法击穿定位的试验原理

在对被试设备进行耐压试验考核时，被试设备内部缺陷的存在会诱发击穿放电现象，常见的缺陷类

型有高压导体或外壳上的突出物、绝缘子上的微粒或气泡、悬浮电极、自由微粒等，如图A.1所示。

超声波法击穿定位原理是利用布置在被试设备上的多个超声波传感器，检测被试设备击穿放电过程

产生的超声波信号，对其信号幅值、时间等信息计算分析定位击穿点。

图A.1超声波法击穿定位原理

A.2行波法击穿定位的试验原理

行波法击穿定位适用于长度不小于50m的被试设备，其原理可分为双端定位原理、单端定位原理

等。其中：

a)双端定位原理是利用布置在被试设备两端的行波电压传感器，检测被试设备击穿放电产生的暂

态电压行波信号，根据行波传播至两端传感器处的时差、行波传播速度及两端传感器间距等数

据计算获得击穿点位置；

b)单端定位原理是利用布置在被试设备某一端的行波电压传感器，检测被试设备击穿放电产生的

暂态电压行波及其反射行波信号，根据行波多次传播至该传感器处的时差、行波传播速度等数

据计算获得击穿点位置。

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附录B

（资料性）

击穿放电的典型图谱

B.1击穿放电的典型电压波形

发生击穿放电时，典型电压波形如图B.1所示。

图B.1击穿放电的典型电压波形

B.2击穿放电的典型定位波形

发生击穿放电时，典型定位波形如图B.2所示。

图B.2击穿放电的典型定位波形

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附录C

（资料性）

击穿定位装置的安装方法

C.1超声波法击穿定位装置

各检测单元应绑扎稳固可靠，检测期间不应出现移位、滑落等现象，绑扎方式如图C.1所示。

图C.1检测单元的绑扎方式

C.2行波法击穿定位装置

行波电压传感器安装不应改变被试设备本体的电气联接方式，不应影响被试设备的密封性能、绝缘

性能、机械强度等，如图C.2所示。

图C.2行波电压传感器的安装方式

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附录D

（资料性）

行波法击穿定位的计算方法

D.1双端行波定位计算方法

当t时刻在电压为u时被试设备发生击穿放电，将产生幅值与击穿电压相同、极性相反的暂态电压

行波向被试设备两端传播，如图D.1所示。Lss和Lsn分别为击穿点与南北侧传感器之间的距离。通过

分别确定暂态电压行波首次到达南北侧传感器的时刻ts和tn，再根据暂态电压行波在被试设备中的传

播速度v、南北侧传感器之间的距离L，可根据公式（1）计算得到Lss，从而定位击穿点。

tstnvL

Lss

2（1）

图D.1双端行波定位示意图

D.2单端行波定位计算方法

被试设备击穿放电时产生的暂态电压行波传播过程如图D.2所示。Ps和Pn分别为南北侧套管端部，

Lts和Ltn分别为击穿点与南北侧套管端部之间的距离，Lis和Lin分别为南北侧传感器与同侧套管端部

的距离。由于暂态电压波形在南北两侧传播规律基本一致，可仅对北侧暂态电压的传播过程进行分析，

且忽略传播过程介质损耗引起的波形衰减。当tn时刻暂态电压行波从击穿点第一次传播至北侧传感器、

继续向Pn传播时，由于Pn与架空线联接、波阻抗发生突变，暂态电压行波会在Pn处发生折反射，等

效电路如图C.3所示。

图D.2击穿放电时暂态电压行波传播过程

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图D.3套管端部和击穿点处的等效电路图

折反射系数α1和β1可根据公式（2）计算。其中：ZG为被试设备波阻抗，通常为数十欧姆；ZL为架

空线波阻抗，通常为数百欧姆；ZC为被试设备套管端部外壳对地波阻抗，通常为数千欧姆。幅值为-β1u

的反射暂态电压行波从Pn处往南侧传播，在tr1时刻第二次到达北侧传感器，继续传播至击穿点时再次

发生折反射。由于此时击穿点对地短路，折反射系数可根据公式（3）计算，折射系数α2为0，反射系

数β2为-1，波形为全负反射。故幅值为β1u的反射暂态电压行波再次向Pn处传播，在td1时刻第三次到达

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北侧传感器，