《气体绝缘金属封闭输电线路击穿放电监测与定位导则》

ICS29.180

K41

备案号：×××

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXX-202X

气体绝缘金属封闭输电线路击穿放电监

测与定位技术导则

Guideformonitoringandlocationofbreakdowndischargeingas-insulated

mental-enclosedtransmissionline

202X-xx-xx发布202X-xx-xx实施

国家能源局发布

前言

本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规

定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本标准由中国电力企业联合会提出。

本标准由电力行业气体绝缘金属封闭电器标准化技术委员会（DL/TC11）归口。

本标准主要起草单位：

本标准主要起草人：

本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条

1号，100761）。本标准为首次发布。

II

气体绝缘金属封闭输电线路击穿放电监测与定位技术导则

1范围

本文件规定了气体绝缘金属封闭输电线路（Gas-insulatedTransmissionLines，以下简称

“GIL”）击穿放电监测与定位的内容、方法和一般技术要求。

本文件适用于额定电压72.5kV~1100kV的交流GIL击穿放电监测与定位，其他电压等

级的GIL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。

GB/T4208-2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T6587-2012电子测量仪器通用规范

GB/T18268.1-2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用

要求

DL∕T978-2018气体绝缘金属封闭输电线路技术条件

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

击穿放电breakdowndischarge

在电压作用下绝缘失效有关现象，即其中的绝缘材料完全被短接而遭到破坏。

3.2

监测IEDMonitoringIntelligentElectronicDevice

从外部源接收和传送GIL击穿放电产生的超声波或行波信号的智能电子设备。

4监测系统

4.1超声波法监测系统

超声波法GIL击穿放电监测系统，主要由超声波传感器、监测IED、监测定位主机三

部分组成，监测IED也可与超声波传感器整合成一体式。结构组成如图1所示；

监测定位主机包括通讯授时模块，主机（服务器）等设备，通讯授时模块通过光纤或无

线通讯方式与监测IED实现监控数据和同步数据交互，通讯授时模块将汇聚的数据通过通

讯线缆传递给主机。

1

图1超声波法监测系统示意图

4.2电压行波法监测系统

电压行波法GIL击穿放电监测系统主要分为三级，分别为：电压传感器、监测IED、

存储控制单元。结构组成如图2所示；

存储控制单元包括交换机，控制主机（服务器）等设备，监测IED通过光纤与交换机

相联；存储控制单元对各测点的暂态电压数据进行存储分析，提取暂态电压幅值以及到达每

个测点的精确到达时刻。

图2电压行波法监测系统示意图

5技术要求

5.1超声波法监测系统

5.1.1超声波传感器

超声波传感器主要技术要求如下：

a)传感器有效带宽不应低于20kHz～200kHz；

b)传感器峰值灵敏度不宜小于60dB(V/(m/s))，均值灵敏度不宜小于40dB(V/(m/s))；

c)所有传感器之间的峰值灵敏度最大差值应不大于3dB；

d)传感器防护等级应不低于IP65。

5.1.2监测IED

监测IED主要技术要求如下：

2

a)监测IED的通道采样速率不低于1MS/s；

b)监测IED应具备击穿信号采集后同步报警、自动定位功能，还应具备报警触发参数调

节功能；

c)监测IED应具备时间同步功能，相邻监测IED之间时间同步差误应不超过1ms；

d)监测IED应具备自检功能，具备检测数据异常、功能故障、通信中断等异常报警功能；

e)监测IED应具备现场校验测试接口，方便开展现场调试和检测；

f)监测IED相对于GIL外壳的绝缘电阻应不小于50MΩ；

g)监测IED的电源输入端对地工频绝缘耐压不低于2kV，暂态地电位升承受能力不低于

5kV；

h)监测IED外壳防护性能应符合GB4208-2017中IP65的要求,环境适应性能应满足GB/T

6587-2012中5.9.1.4、5.9.2.4、5.9.3.4、5.9.4.4、5.10.3、5.12.3的要求；

i)监测IED电磁兼容性能应满足GB/T18268.1-2010的要求。

5.1.3监测定位主机

监测定位主机主要技术要求如下：

a)监测定位主机应接入GIL所在线路断路器跳闸信号的远动开关量，辅助判别，避免系

统误报；

b)监测定位主机对各测点的超声波数据进行存储分析，提取超声波电压幅值以及到达

每个测点的精确到达时刻；

c)监测定位主机自动计算超声波到达相邻两侧测点的时差，快速确定击穿放电位置。

5.2电压行波法监测系统

5.2.1电压传感器

电压传感器主要技术要求如下：

a)有效频带不应低于5Hz～100MHz，电压传感器距离出线套管不宜超过15m；

b)电压传感器应采用电容分压原理，在GIL手孔内设置感应电极，应以绝缘方式可靠固

定在手孔盖板上，感应电极及其固定部件应满足GIL中电场分布的要求，电容分压信号引出

应满足GIL气体密封要求，感应电极相对于手孔盖板的绝缘电阻应满足电容分压的性能要求，

见表1；

表1电压传感器绝缘性能要求

序号试验条件试验项目性能要求

1正常试验绝缘电阻≥100MΩ（使用500V兆欧表测量）

2大气条件工频耐压50Hz、1min工频耐压试验，试验电压有效值500V

5.2.2监测IED

监测IED主要技术要求如下：

a)监测IED宜与GIL传感器一体化安装，与GIL外壳共地；

b)监测IED采样率不低于250MS/s，模拟带宽不低于100MHz，宜具有陡度触发模式，单

次记录长度不宜低于100ms；

c)监测IED的电源输入端对地工频绝缘耐压不低于20kV，暂态地电位升承受能力不低于

50kV；

d)授时模块的时间分辨率不宜低于10ns；

e)监测IED外壳防护性能应符合GB4208-2017中IP65的要求，环境适应性能应满足GB/T

6587-2012中5.9.1.4、5.9.2.4、5.9.3.4、5.9.4.4、5.10.3、5.12.3的要求；

f)监测IED电磁兼容性能应满足GB/T18268.1-2010的要求。

5.2.3存储控制单元

3

存储控制单元主要技术要求如下：

a)存储控制单元自动计算暂态电压到达GIL两侧测点的时差，快速确定击穿故障位置；

b)存储控制单元至少可接入6个监测IED。

6监测系统现场布置

6.1超声波法监测系统现场布置

超声波法监测系统现场布置要求如下：

a)超声波传感器应采用外置式，传感器的安装不应改变被监测GIL设备的结构与连接，

不应影响GIL设备的密封性能、绝缘性能、机械强度等。传感器安装应稳固可靠，传感器信

号线缆应合理安排走线，避免因传感器自身振动和信号线缆晃动造成干扰,户外安装的传感

器还应加装必要的防护措施，见附录B；

b)在超声波传感器与GIL外壳间应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；

c)GIL的每个气室至少布置一个超声波传感器，对于长度大于30m的GIL气室，宜每30m

增加一个超声波传感器；

d)超声波传感器应布置在GIL设备筒体中下部，且在同一角度上；

e)超声波传感器的布置位置应距离盆式绝缘子、伸缩节、GIL拐角处50cm以上；

f)传感器距离监测IED电缆不宜超过20m；

g)监测IED的装设应满足：与附近高压带电部件和区域具有足够的安全距离；有效防护

雷电、开关操作产生的过电压和地电位升高；不产生涉及电源、电磁兼容和网络通讯等安全

隐患，不影响变电站其他系统的安全运行。

6.2电压行波法监测系统现场布置

电压行波法监测系统现场布置要求如下：

a)宜在GIL两端出线侧布置测点，用基于双端行波定位和单端行波定位方法共同实现

GIL内击穿放电的监测和定位；

b)适用于长度不小于50m的GIL，长度较长GIL（超过10km），宜在GIL中部每间隔10km

增加一个测点；

c)电压传感器布置位置距离GIL出线套管不宜超过15m；

d)新建GIL工程设计时应预留传感器安装手孔，位置避开T型或L型拐弯结构以及盆式绝

缘子1米以上；

e)传感器的安装应不影响GIL的绝缘和密封性能。

6击穿放电信号监测与定位

6.1超声波法放电定位

基于超声波法的GIL击穿放电定位主要根据超声波传播至传感器处的时差，以及在GIL

中的传播速度等数据计算获得击穿点位置。详细定位方法如下：

a)当监测到GIL所在线路断路器跳闸信号时，启动故障自动定位，将GIL跳闸相（A、B

或C相）该时间段内传感器信号根据幅值比较法进行故障点初步定位，判断原则为信号幅值

最大原则；

b)结合时差分析法进行精确定位，判断原则为发生时刻最早原则，如图3所示，X1和X2

分别为击穿点与左右侧传感器之间的距离。通过分别确定超声波首次到达左右侧传感器的时

刻t1和t2，再根据超声波在GIL中的传播速度V（建议参考值3200m/s）、左右侧传感器之间

的距离X，可根据公式（1）、公式（2）计算得到X1，从而定位击穿点；

4

（）

（）

��2+��1=X1

�2−�1=∆t2

图3基于电压行波的GIL中击穿放电监测定位系统结构图

（）

c)时延关系一致的超声波信X号−是∆t判∙V定设备可能存在击穿放电的重要依据；

�1=3

d)GIL可能存在多于一个放电点2的情况，不同放电点产生的超声波信号可通过各传感器

信号时延特征进行分辨，应将不同放电点产生的不同的超声波信号时延分别进行定位计算；

e)GIL设备A、B、C相的同一位置安装的3个超声波传感器，当其中一个传感器监测到超

声信号时，可将另外两个传感器作为环境背景信号传感器，通过信号时域和频域特征排除外

部干扰。

6.2电压行波法放电定位

基于电压行波的GIL击穿放电定位主要根据行波传播至传感器处的时差、行波在GIL

中的传播速度等数据计算获得击穿点位置。包括双端行波定位和单端行波定位两种方法：

1)双端行波定位计算方法

当t时刻在电压为u时发生绝缘击穿，将产生幅值与击穿电压相同，极性相反的暂态电压

行波迅速向GIL两端传播。如图4所示,Lss和Lsn分别为击穿点与两侧传感器之间的距离，暂

态电压波形首次到达两侧传感器的时刻为ts和tn，结合暂态电压行波在GIL中的传播速度v（建

议参考值292m/μs），两侧传感器之间的距离L，从而计算得到击穿点。

（）

(��−��)∙v+L

���=4

2

图4双端行波定位示意图

2)单端行波定位计算方法

GIL击穿放电时产生的暂态电压行波传播过程如图5所示，Ps和Pn分别为左右侧套管端部，

Lts和Ltn分别为击穿点与两侧套管端部距离,Lis和Lin分别为两测点至套管端部的距离。由于暂

态电压波形在两侧传播规律基本一致，可仅对一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时刻暂态电压从击穿点第一次传播至右侧传感器，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处将发生折反

射，等效电路如图6所示。

5

图5击穿放电时暂态电压行波传播过程

图6套管端部和击穿点处的等效电路图

折反射系数α1和β1根据公式（5）、公式（6）计算。其中ZG表示GIL波阻抗，通常为数十

欧姆，ZL表示架空线波阻抗，通常为数百欧姆，ZC表示GIL套管端部外壳对地波阻抗，通常为

数千欧姆。幅值为-β1u的反射暂态电压又从Ps处往回传播，tr1时刻第二次到达右侧传感器，

然后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（7）

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时刻第三次到达右侧传感器，继续传播至Pn处再次发生折反射，幅

2

值为β1u的反射暂态电压行波在tr2时刻第四次到达右侧传感器。如此不断重复，直至暂态电

压行波衰减至零，形成典型的行波过程。

（）

2��∙��

�1=（5）

��∙��+��∙��+��∙��

������

1�∙�−�∙�−�∙�

�=（6）

��∙��+��∙��+��∙��

2×00−��

根据图5中的暂�态2电=压传播过=程0，;可�2得=到右侧传=感−器1处的暂态电压理7论波形，如图7所示，

0+��0+��

tn时刻至td1时刻暂态电压传播的距离为击穿点至右侧套管端部距离Ltn的两倍。定义方形半波

周期Th=td1-tn。因此可根据公式（8）计算得到击穿点到右侧套管端部的距离Ltn，从而定位

击穿点。

（）

Tℎ×v

���=8

2

6

图7右侧传感器处的暂态电压理论波形

7定期检测与维护

7.1超声波法监测系统定期检测与维护

超声波法监测系统定期检测与维护要求如下：

a)使用中的系统应每3年检验一次，以保障测量仪器的准确可靠；

b)通过超声波校准仪从GIL外壳的不同位置注入校验信号，用于模拟GIL设备不同部位

发生击穿放电，通过检验系统能否准确检测校验信号，验证系统测量性能是否满足要求；

c)同一校验位置，传感器波形幅值与出厂检验的线性误差应不超过±20%。

7.2电压行波法监测系统定期检测与维护

电压行波法监测系统定期检测与维护要求如下：

a)使用中的系统应每3年定期检验一次，以保障测量仪器的准确可靠；

b)通过标准陡波源从GIL套管处注入，对监测定位系统中的定位功能进行检测。也可利

用GIL热备用转检修状态时，接地开关合闸时激发的暂态电压进行检测，验证系统测量性能

是否满足要求；

c)电压传感器的分压比校验应按照出厂检验、现场校验、定期校验分别进行；通过GIL

交接耐压试验时的试验电压，对电压传感器的分压比进行现场校验，校验电压为设备额定运

行电压；分压比定期校验相比现场校验变化不宜超过5%。

7

附录A

（资料性）

击穿定位原理

A.1超声波法

GIL设备的内部缺陷（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）在耐压试验或运行过程，可能会诱发击穿放电现象，超声波法击穿放电定位的

原理是利用布置在GIL上的多个超声波传感器，监测GIL发生击穿放电时产生的超声波信号，

通过对其信号幅值、时间等信息计算分析定位击穿故障点。

图A.1超声波法原理示意图

A.2暂态电压行波法

GIL设备在击穿时将产生类似特快速暂态过电压的过电压冲击，其传播速度快，放电波

形上升沿陡（接近50ns），采用具有宽频特性的电容性电压传感器（10Hz~100MHz频响特性

较好）可完整记录击穿时产生的过电压。由于过电压波头较陡，因此很好确定波形起始时刻，

利用多传感器所接受到过电压波形的不同起始时刻，结合传感器之间距离和过电压行波传播

速度，可准确计算出击穿位置。据此原理在GIL两端可采用内置电容式电压传感器，建立基

于放电陡行波法的放电定位系统，便于查找气体绝缘金属封闭输电线路放电点，缩短排查时

间，提高检修效率。

8

附录B

（资料性）

传感器的安装方法

B.1超声波传感器

各传感器应安装稳固可靠，确保传感器的信号采集部位通过耦合剂与被测壳体充分接触，

且有一定的压紧力，检测期间不应出现移位、滑落等现象，可采用绑扎方式安装，如图B.1

所示。

图B.1超声波传感器安装方式

B.2电压传感器

传感器安装不应改变GIL的电气联接方式，不应影响GIL的密封性能、绝缘性能、机械强

度等，如图B.2所示。

图B.2电压传感器安装方式

9

附录C

（资料性）

击穿放电的典型波形

C.1超声波法击穿放电的典型波形

GIL发生击穿放电时，疑似击穿点附近相邻的3个传感器监测到的故障暂态波形如图C.1

所示，击穿放电波形特征如下：

a)1号传感器采集到的信号波形幅值最大、发生时刻也最早；

b)由于GIL击穿放电的能量较大，在其额定电压及以上破坏性放电时，击穿点附近采集

的超声信号幅值一般呈超量程状态，且持续时间一般超过40ms；

c)击穿放电超声信号具有突发性，击穿放电超声信号波形一般表现为呈指数衰减的振

荡波形；

d)由于GIL内绝缘气体和金属壳体对超声信号高频部分的强衰减性，距击穿点较远采集

的超声信号振荡波形频率较低，可低至几百赫兹。

图C.1击穿放电典型波形

C.2暂态电压行波法击穿放电的典型波形

GIL发生击穿放电时，典型电压波形如图C.2所示，击穿放电波形特征如下：

a)耐压时盆式绝缘子闪络激发的暂态电压持续时间较长，超过2ms，首次半波陡变时间

约为130ns，首次电压突变激发的瞬时频率接近35MHz；

b)运行时支柱绝缘子闪络激发的单次暂态电压持续时间较短，约为150us，首次半波陡

变时间约为760ns，首次电压突变激发的瞬时频率相对较低，接近3.5MHz；

c)耐压时绝缘气隙击穿激发的暂态电压持续时间较短，低于1ms，首次半波陡变时间最

短，约为120ns，首次电压突变激发的瞬时频率较高，接近35MHz；

d)暂态电压行波的主频分量、方形半波周期与击穿点和套管端部的距离密切相关，距

离越近，方形半波周期越短，频率越高。当击穿点距离测点很近时，所记录的暂态电压没有

明显的行波过程，电压信号只有一次陡变；

e)此外通过暂态电压行波的时频变换，分析瞬时高频分量的变化规律，可准确判断GIL

是否由于绝缘击穿激发的暂态行波过程引发多次放电，使GIL内部出现多个绝缘击穿点。

10

a）盆式绝缘子闪络的整体电压波形b）盆式绝缘子闪络的局部电压波形

c）绝缘气体间隙击穿的整体电压波形d）绝缘气体间隙击穿的局部电压波形

图C.2击穿放电典型波形

11

附录D

（资料性）

典型案例分析

D.1超声波法击穿定位案例

XXXX年XX月XX日0时7分22秒，某GIL线路差动保护动作，故障相别A相。故障后，GIL超

声击穿定位系统显示故障瞬间有2个传感器检测到较大幅值超声信号，如表D.1所示。

表D.1击穿定位系统监测信息表

传感器编号幅值(V)接收时间传感器位置坐标(m)IED编号

XXXX-XX-XX

IED+24-112.1951327IED+24

00：07：22280

XXXX-XX-XX

IED196-19.8441358IED196

00：07：22284

图D.1IED+24-1传感器监测到首波波形

图D.2IED196-1传感器监测到首波波形

12

图D.3IED+24-1与IED196-1首波时差

2个传感器位于GIL的G120A相气室，对应安装位置分别为管廊内距右侧出口1327m、1358m。

如传感器布置位置示意图D.4，初步判定击穿位置为IED+24-1与IED196-1两个传感器之间，

击穿时刻为t0，IED+24-1、IED196-1接收到首播时刻分别为t1、t2，两个传感器距离击穿点

距离分别为L1、L2。

图D.4超声波传感器布置位置示意图

计算公式如下：

（）

（）

�2−�0∙v=�2D.1

式中，v=3200m/s，为超声波在GIL上传播的速度。计算得L1≈9.476m，判断击穿点位于

�1−�0∙v=�1D.2

IED+24-1传感器右侧9.5m，即距离右侧管廊出口1336.5m处，如图D.5所示。

图D.5击穿位置示意图

对疑似故障气室气体开展了分解物检测，检测到SO2和H2S特征气体，相邻4个气室气体组

分检测无异常。气室历次气体组分检测结果详见表D.2。

表D.2故障气室分解物检测结果

检测时间SO2(uL/L)H2S(uL/L)

2022-2-121:281.50

2022-2-122:402.30.2

13

2022-2-123:064.30

2022-2-126:3610.10.2

经现场解体验证击穿位置为管廊内距右侧出口1336m处，故障类型为滑动三支柱绝缘子

支柱击穿放电，与超声法击穿放电定位结果相差约0.5m。

图D.6击穿点解体验证

D.2暂态电压法击穿定位案例

某GIL在现场交接试验中，采用串联谐振耐压的方式从左对GIL设备进行耐压，在电压瞬

时值为814kV时GIL内部发生第一次闪络。暂态电压行波法检测结果如图D.5所示：左测点

所测暂态电压从814kV快速跌落至-60kV，没有出现振荡。初步判断击穿点距离左侧测点较

近，电压被接地点钳制，没有明显变化。但是右侧测点所测电压从814kV经过4.5ms才降至

-30kV。暂态电压由一系列连续的正负方波组成，方波的幅值逐渐减小，上升沿或下降沿逐

渐变缓，期间共经历了近60个振荡周期。

图D.7GIL第1次击穿时暂态电压系统记录的故障电压波形

由于在GIL内部发生击穿放电，击穿点电压将迅速跌落，并形成暂态电压行波分别向两

端传播。由于现场交接耐压试验时，右侧套管未接架空线，因此等效为开路。厂家提供的GIL

设备等效波阻抗为76Ω，GIL套管端部外壳对地的波阻抗较大，为数千欧。因此暂态电压在

此处的折射系数α1约为0，反射系数β1约为1，等效为正全反射。在接地点处折射系数α2为0，

反射系数β2为-1，等效为全负反射。

暂态电压波头前部展开如图D.6所示。根据前文对测点电压理论波形的分析，发现实测

暂态电压波形没有幅值为0的台阶。主要是因此实际工程中右侧测点距离套管端部的距离较

短，约为9m，因此从波形首次到达时刻tn至右侧套管端部反射波首次到达时刻tr1之间的时

间较短，理论上低于60ns，明显小于绝缘击穿产生的暂态电压陡变时间，约为110ns。因此

在tn至tr1之间在电压为0时没有明显持续时间。

14

图D.8暂态电压波形的前部展开

图D.9暂态电压波形的下降沿触发点

从图D.6可确定击穿暂态电压td1和tn之间的相对位置，得到方形半波周期Th约为

38.658μs。根据GIL厂家提供的等效电容(45pF/m),等效电感(0.26μH/m)和等效电阻(3.33

μΩ/m)，理论计算得到暂态电压在该1100kVGIL中的传播速度v为292.4m/μs。并利用前

期现场定位结果和实际击穿位置进一步修正传播速度v为292.553m/μs。该回GIL两端传感器

距离L为5651.9m，传感器距离套管端部距离Lis和Lin均为8.9m。因此根据单端定位算法计

算击穿点距离GIL套管左端距离Lts为

（D.4）

选取暂态电压首次出现明显变化的点作为暂态电压起始点，其对应时刻即为行波到达测

点的时刻。如图D.6，根据在线监测系统数据记录信息，确定左侧触发点精确时刻tgs为10时

33分37秒393539380纳秒。左侧测点所测波形起始时刻ts距离触发点间隔49个采样点，由

于采样率为250MHz，时间分辨率为4ns，可知触发点比起始点晚196ns，电压行波到达左侧测

点的准确时刻ts为10时33分37秒393539184纳秒。再根据数据记录信息确定右侧触发点精

确时刻tgn为10时33分37秒393558960纳秒。右侧测点所测波形起始点tn距离触发点间隔

15

121个采样点，可知触发点比起始点晚484ns，电压行波到达右侧测点的准确时刻tn为10时33

分37秒393558476纳秒。根据双端定位算法计算击穿点距离套管左端距离Lts为

（D.5）

经现场解体验证，在距离左侧套管端部10m的盆式绝缘子发现击穿点。实际击穿点与系

统单端算法结果相差约5m，与双端算法结果相差约2.9m。

图D.10击穿点解体验证

16

目次

前言........................................................................................................................................................................II

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

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

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

4监测系统..........................................................................................................................................................1

5技术要求..........................................................................................................................................................2

6监测系统现场布置..........................................................................................................................................4

6击穿放电信号监测与定位..............................................................................................................................4

7定期检测与维护..............................................................................................................................................7

附录A（资料性附录）击穿定位的原理............................................................................................................8

附录B（资料性附录）传感器的安装方法........................................................................................................9

附录C（资料性附录）击穿放电的典型波形..................................................................................................10

附录D（资料性附录）典型案例分析..............................................................................................................12

I

气体绝缘金属封闭输电线路击穿放电监测与定位技术导则

1范围

本文件规定了气体绝缘金属封闭输电线路（Gas-insulatedTransmissionLines，以下简称

“GIL”）击穿放电监测与定位的内容、方法和一般技术要求。

本文件适用于额定电压72.5kV~1100kV的交流GIL击穿放电监测与定位，其他电压等

级的GIL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。

GB/T4208-2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T6587-2012电子测量仪器通用规范

GB/T18268.1-2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用

要求

DL∕T978-2018气体绝缘金属封闭输电线路技术条件

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

击穿放电breakdowndischarge

在电压作用下绝缘失效有关现象，即其中的绝缘材料完全被短接而遭到破坏。

3.2

监测IEDMonitoringIntelligentElectronicDevice

从外部源接收和传送GIL击穿放电产生的超声波或行波信号的智能电子设备。

4监测系统

4.1超声波法监测系统

超声波法GIL击穿放电监测系统，主要由超声波传感器、监测IED、监测定位主机三

部分组成，监测IED也可与超声波传感器整合成一体式。结构组成如图1所示；

监测定位主机包括通讯授时模块，主机（服务器）等设备，通讯授时模块通过光纤或无

线通讯方式与监测IED实现监控数据和同步数据交互，通讯授时模块将汇聚的数据通过通

讯线缆传递给主机。

1

图1超声波法监测系统示意图

4.2电压行波法监测系统

电压行波法GIL击穿放电监测系统主要分为三级，分别为：电压传感器、监测IED、

存储控制单元。结构组成如图2所示；

存储控制单元包括交换机，控制主机（服务器）等设备，监测IED通过光纤与交换机

相联；存储控制单元对各测点的暂态电压数据进行存储分析，提取暂态电压幅值以及到达每

个测点的精确到达时刻。

图2电压行波法监测系统示意图

5技术要求

5.1超声波法监测系统

5.1.1超声波传感器

超声波传感器主要技术要求如下：

a)传感器有效带宽不应低于20kHz～200kHz；

b)传感器峰值灵敏度不宜小于60dB(V/(m/s))，均值灵敏度不宜小于40dB(V/(m/s))；

c)所有传感器之间的峰值灵敏度最大差值应不大于3dB；

d)传感器防护等级应不低于IP65。

5.1.2监测IED

监测IED主要技术要求如下：

2

a)监测IED的通道采样速率不低于1MS/s；

b)监测IED应具备击穿信号采集后同步报警、自动定位功能，还应具备报警触发参数调

节功能；

c)监测IED应具备时间同步功能，相邻监测IED之间时间同步差误应不超过1ms；

d)监测IED应具备自检功能，具备检测数据异常、功能故障、通信中断等异常报警功能；

e)监测IED应具备现场校验测试接口，方便开展现场调试和检测；

f)监测IED相对于GIL外壳的绝缘电阻应不小于50MΩ；

g)监测IED的电源输入端对地工频绝缘耐压不低于2kV，暂态地电位升承受能力不低于

5kV；

h)监测IED外壳防护性能应符合GB4208-2017中IP65的要求,环境适应性能应满足GB/T

6587-2012中5.9.1.4、5.9.2.4、5.9.3.4、5.9.4.4、5.10.3、5.12.3的要求；

i)监测IED电磁兼容性能应满足GB/T18268.1-2010的要求。

5.1.3监测定位主机

监测定位主机主要技术要求如下：

a)监测定位主机应接入GIL所在线路断路器跳闸信号的远动开关量，辅助判别，避免系

统误报；

b)监测定位主机对各测点的超声波数据进行存储分析，提取超声波电压幅值以及到达

每个测点的精确到达时刻；

c)监测定位主机自动计算超声波到达相邻两侧测点的时差，快速确定击穿放电位置。

5.2电压行波法监测系统

5.2.1电压传感器

电压传感器主要技术要求如下：

a)有效频带不应低于5Hz～100MHz，电压传感器距离出线套管不宜超过15m；

b)电压传感器应采用电容分压原理，在GIL手孔内设置感应电极，应以绝缘方式可靠固

定在手孔盖板上，感应电极及其固定部件应满足GIL中电场分布的要求，电容分压信号引出

应满足GIL气体密封要求，感应电极相对于手孔盖板的绝缘电阻应满足电容分压的性能要求，

见表1；

表1电压传感器绝缘性能要求

序号试验条件试验项目性能要求

1正常试验绝缘电阻≥100MΩ（使用500V兆欧表测量）

2大气条件工频耐压50Hz、1min工频耐压试验，试验电压有效值500V

5.2.2监测IED

监测IED主要技术要求如下：

a)监测IED宜与GIL传感器一体化安装，与GIL外壳共地；

b)监测IED采样率不低于250MS/s，模拟带宽不低于100MHz，宜具有陡度触发模式，单

次记录长度不宜低于100ms；

c)监测IED的电源输入端对地工频绝缘耐压不低于20kV，暂态地电位升承受能力不低于

50kV；

d)授时模块的时间分辨率不宜低于10ns；

e)监测IED外壳防护性能应符合GB4208-2017中IP65的要求，环境适应性能应满足GB/T

6587-2012中5.9.1.4、5.9.2.4、5.9.3.4、5.9.4.4、5.10.3、5.12.3的要求；

f)监测IED电磁兼容性能应满足GB/T18268.1-2010的要求。

5.2.3存储控制单元

3

存储控制单元主要技术要求如下：

a)存储控制单元自动计算暂态电压到达GIL两侧测点的时差，快速确定击穿故障位置；

b)存储控制单元至少可接入6个监测IED。

6监测系统现场布置

6.1超声波法监测系统现场布置

超声波法监测系统现场布置要求如下：

a)超声波传感器应采用外置式，传感器的安装不应改变被监测GIL设备的结构与连接，

不应影响GIL设备的密封性能、绝缘性能、机械强度等。传感器安装应稳固可靠，传感器信

号线缆应合理安排走线，避免因传感器自身振动和信号线缆晃动造成干扰,户外安装的传感

器还应加装必要的防护措施，见附录B；

b)在超声波传感器与GIL外壳间应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；

c)GIL的每个气室至少布置一个超声波传感器，对于长度大于30m的GIL气室，宜每30m

增加一个超声波传感器；

d)超声波传感器应布置在GIL设备筒体中下部，且在同一角度上；

e)超声波传感器的布置位置应距离盆式绝缘子、伸缩节、GIL拐角处50cm以上；

f)传感器距离监测IED电缆不宜超过20m；

g)监测IED的装设应满足：与附近高压带电部件和区域具有足够的安全距离；有效防护

雷电、开关操作产生的过电压和地电位升高；不产生涉及电源、电磁兼容和网络通讯等安全

隐患，不影响变电站其他系统的安全运行。

6.2电压行波法监测系统现场布置

电压行波法监测系统现场布置要求如下：

a)宜在GIL两端出线侧布置测点，用基于双端行波定位和单端行波定位方法共同实现

GIL内击穿放电的监测和定位；

b)适用于长度不小于50m的GIL，长度较长GIL（超过10km），宜在GIL中部每间隔10km

增加一个测点；

c)电压传感器布置位置距离GIL出线套管不宜超过15m；

d)新建GIL工程设计时应预留传感器安装手孔，位置避开T型或L型拐弯结构以及盆式绝

缘子1米以上；

e)传感器的安装应不影响GIL的绝缘和密封性能。

6击穿放电信号监测与定位

6.1超声波法放电定位

基于超声波法的GIL击穿放电定位主要根据超声波传播至传感器处的时差，以及在GIL

中的传播速度等数据计算获得击穿点位置。详细定位方法如下：

a)当监测到GIL所在线路断路器跳闸信号时，启动故障自动定位，将GIL跳闸相（A、B

或C相）该时间段内传感器信号根据幅值比较法进行故障点初步定位，判断原则为信号幅值

最大原则；

b)结合时差分析法进行精确定位，判断原则为发生时刻最早原则，如图3所示，X1和X2

分别为击穿点与左右侧传感器之间的距离。通过分别确定超声波首次到达左右侧传感器的时

刻t1和t2，再根据超声波在GIL中的传播速度V（建议参考值3200m/s）、左右侧传感器之间

的距离X，可根据公式（1）、公式（2）计算得到X1，从而定位击穿点；

4

（）

（）

��2+��1=X1

�2−�1=∆t2

图3基于电压行波的GIL中击穿放电监测定位系统结构图

（）

c)时延关系一致的超声波信X号−是∆t判∙V定设备可能存在击穿放电的重要依据；

�1=3

d)GIL可能存在多于一个放电点2的情况，不同放电点产生的超声波信号可通过各传感器

信号时延特征进行分辨，应将不同放电点产生的不同的超声波信号时延分别进行定位计算；

e)GIL设备A、B、C相的同一位置安装的3个超声波传感器，当其中一个传感器监测到超

声信号时，可将另外两个传感器作为环境背景信号传感器，通过信号时域和频域特征排除外

部干扰。

6.2电压行波法放电定位

基于电压行波的GIL击穿放电定位主要根据行波传播至传感器处的时差、行波在GIL

中的传播速度等数据计算获得击穿点位置。包括双端行波定位和单端行波定位两种方法：

1)双端行波定位计算方法

当t时刻在电压为u时发生绝缘击穿，将产生幅值与击穿电压相同，极性相反的暂态电压

行波迅速向GIL两端传播。如图4所示,Lss和Lsn分别为击穿点与两侧传感器之间的距离，暂

态电压波形首次到达两侧传感器的时刻为ts和