气体绝缘全封闭组合电器（Gas Insulated Switchgear，GIS）是电力系统的重要设备，是保证供电可靠性的基础，一旦发生故障必将引起局部以致全部地区停电。大型电力GIS的故障可能造成巨大的经济损失，甚至由于会因爆炸造成人员的伤亡。随着经济的发展，社会对供电可靠性的要求越来越高，而导致设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化。局部放电是发生绝缘故障的重要征兆和表现形式，同时也是检测和评价绝缘状况的重要手段。对运行中的电力GIS的绝缘状况进行特高频（UHF-Ultra High Frequency）检测是解决绝缘性能劣化问题最有效的手段。

1.特高频（UHF）法体外检测GIS内部局部放电原理

特高频探头主要接收GIS内部由局部放电辐射出的特高频波段的电磁波。当GIS内部局部放电发生时，由于SF6气体绝缘强度高，因此局部放电脉冲的上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1 GHz以上的特高频电磁信号。研究表明，GIS内外结构相当于同轴传输导线，GIS母线腔体在特高频波段可视为同轴谐振腔。因此，电磁波在其中以波导的方式传播，在通过盆式绝缘子法兰连接处时辐射出特高频信号，此时可以应用外部的特高频探头接收。特高频电磁波信号在GIS内部传播衰减较小，有利于局部放电信号的检测，另外在特高频范围内（400～3 000 MHz）提取局部放电产生的电磁波信号，大大减少了外界干扰信号（干扰信号的频率多在400 Mhz以下），可以极大地提高GIS局部放电检测（特别是在线检测）的可靠性和灵敏度。特高频局部放电检测技术近几年来得到了较快的发展，在一些大型电力设备的检测中已经得到了广泛应用。

2.特高频（UHF）法在电气设备绝缘检测中的应用

特高频（UHF）检测技术可以单独作为状态检测的一种手段，其设备也可以方便地构造为电气设备绝缘在线监测系统，该检测方法在变电站的应用系统如图3-10所示。

图3-10　基于特高频（UHF）检测设备的在线监测系统

3.特高频（UHF）检测的放电典型波形

1）GIS内部高压导体上的金属尖刺放电波形

如图3-11所示，检波输出曲线由多个连续的波峰组成，呈无规则状，放电脉冲相互重叠，状若山峰。正负半周极不对称，正半周明显强于负半周。放电量不高（即示波器上所显示的信号电压幅值不高），随作用电压的升高有所增加。图3-11中，上曲线为特高频探头检波输出波形，中曲线为工频相位，下曲线为局放仪采集的信号。

图3-11　金属尖刺放电波形

2）GIS内高压导体一点接触不良放电波形

如图3-12所示，检波输出曲线为规则的脉冲波形，幅值和间隔均匀（一点接触不良）；脉冲出现在工频相位正、负半周的上升沿，且正、负半周对称，故障放电量很大，随着作用电压的升高，放电量基本上不变，放电次数增多，一点接触不良随电压升高，易出现击穿。图3-12中，上曲线为特高频探头检波输出波形，中曲线为工频相位，下曲线为局放仪采集的信号。(www.daowen.com)

图3-12　导体一点接触不良放电波形

3）GIS内高压导体多点接触不良放电波形

如图3-13所示，检波输出曲线的幅值略有不等，脉冲有些相叠，但仍可清楚分辨出一个个放电脉冲（多点接触不良）。脉冲出现在工频相位正、负半周的上升沿，且正、负半周对称；故障的放电量很大，随着作用电压的升高，放电量基本上不变，但放电次数增多，多点接触不良随电压升高，易出现击穿。图3-13中，上曲线为特高频探头检波输出波形，中曲线为工频相位，下曲线为局放仪采集的信号。

图3-13　导体多点接触不良放电波形

4）GIS内接地体之间接触不良放电波形

如图3-14所示，检波输出曲线规则的脉冲波形，幅值略有不等，但仍可清楚分辨出一个个放电脉冲（多点接触不良）；除了工频正、负半周的上升沿有放电脉冲外，其下降沿也有放电脉冲，并且和上升沿的放电脉冲相比，下降沿的放电脉冲大而稀疏；故障的放电量较小，并且下降沿的放电量比上升沿的大，随着作用电压等级的升高，放电量基本上不变，放电脉冲密度增加。图3-14中，上曲线为特高频探头检波输出波形，中曲线为工频相位，下曲线为局放仪采集的信号。

图3-14　接地体之间接触不良放电波形

5）盆式绝缘子上的自由金属颗粒（初期的自由金属颗粒）放电波形

如图3-15所示，检波输出曲线的脉冲密集且间隔不等，但是和电晕放电不同的是仍能区分出一次次的放电脉冲；局部放电发生在很宽的相位区间内，主要在电压过零点前后；故障的放电量较小，但超高频探头可以测到相当可观的放电信号。检波输出曲线脉冲波形规则，脉冲的幅值参差不齐；工频正、负半周的上升沿和下降沿都有放电脉冲的幅值参差不齐现象；放电量随着电压的升高和作用时间的增长而变大。图3-15中，上曲线为特高频探头检波输出波形，中曲线为工频相位，下曲线为局放仪采集的信号。

图3-15　自由金属颗粒放电波形