氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(GIS)作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其絕緣狀態(tài)直接影響供電可靠性。特高頻(UHF)局放監(jiān)測(cè)技術(shù)因其非侵入性和高靈敏度，成為GIS絕緣監(jiān)測(cè)的主流方案。本文針對(duì)內(nèi)置傳感器和外置天線兩種UHF監(jiān)測(cè)方式，從原理、性能到應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行全面對(duì)比，為工程選型提供技術(shù)依據(jù)。

一、技術(shù)原理與安裝方式對(duì)比

1. 內(nèi)置傳感器方案

工作原理：

在GIS腔體內(nèi)部預(yù)裝UHF傳感器(通常集成在盆式絕緣子或檢修口)，直接耦合局部放電激發(fā)的300MHz-3GHz電磁波。

典型安裝位置：

盆式絕緣子金屬法蘭內(nèi)側(cè)

隔離開關(guān)氣室檢修口

電纜終端連接處

優(yōu)勢(shì)：

信號(hào)傳輸路徑短，衰減小(≤3dB)

抗外部電磁干擾能力強(qiáng)

監(jiān)測(cè)靈敏度高(可達(dá)0.1pC)

局限性：

需設(shè)備出廠前預(yù)裝，改造難度大

傳感器故障需停電更換

2. 外置天線方案

工作原理：

在GIS外殼表面安裝UHF天線(如貼片天線或喇叭天線)，通過(guò)金屬殼體縫隙耦合內(nèi)部電磁波。

典型安裝位置：

盆式絕緣子外部法蘭

GIS筒體焊縫處

接地開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱

優(yōu)勢(shì)：

支持帶電安裝，適用于已投運(yùn)GIS

維護(hù)方便，無(wú)需設(shè)備解體

成本較低(單點(diǎn)造價(jià)降低40%-60%)

局限性：

信號(hào)衰減大(10-20dB)

易受變電站通訊設(shè)備干擾(如5G/Wi-Fi)

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景選擇

優(yōu)先選擇內(nèi)置傳感器的場(chǎng)景

新建GIS工程：出廠預(yù)裝可實(shí)現(xiàn)全生命周期監(jiān)測(cè)

超高壓(500kV以上)GIS：對(duì)靈敏度要求極高

強(qiáng)電磁干擾環(huán)境：如換流站、軌道交通變電站

優(yōu)先選擇外置天線的場(chǎng)景

已投運(yùn)GIS改造：無(wú)需設(shè)備停電解體

預(yù)算有限項(xiàng)目：成本敏感型監(jiān)測(cè)需求

臨時(shí)診斷檢測(cè)：移動(dòng)式局放巡檢

三、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

某550kV GIS站實(shí)測(cè)案例

內(nèi)置傳感器：

檢測(cè)到2.3pC懸浮放電信號(hào)，定位誤差12cm

信號(hào)特征清晰，無(wú)需濾波處理

外置天線：

同一放電源檢測(cè)結(jié)果為9.8pC(信號(hào)衰減約8dB)

需采用小波變換降噪后才可識(shí)別

四、技術(shù)融合發(fā)展趨勢(shì)

混合部署方案：

關(guān)鍵氣室用內(nèi)置傳感器，普通區(qū)段用外置天線

成本與性能的平衡選擇

智能診斷升級(jí)：

內(nèi)置傳感器作為基準(zhǔn)，外置天線數(shù)據(jù)通過(guò)AI補(bǔ)償校正

無(wú)線傳輸技術(shù)：

外置天線集成LoRa模塊，解決布線難題

內(nèi)置傳感器在靈敏度、定位精度方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，適合新建重要GIS節(jié)點(diǎn);外置天線則以低成本、易部署特點(diǎn)，成為已投運(yùn)設(shè)備監(jiān)測(cè)的首選。未來(lái)，混合部署+智能算法將成為GIS局放監(jiān)測(cè)的主流方向。