超声波局部放电检测仪使用方法与现场应用案例

在10kV~500kV电压等级变电站、电缆廊道的日常运维巡检中，运维人员面临一个核心挑战：如何快速准确地判断高压电力设备绝缘内部是否存在潜伏性局部放电缺陷，避免缺陷发展为击穿故障导致非计划停电。根据中国电力科学研究院《2025年全国电力设备绝缘缺陷统计报告》显示，由局部放电引发的电力设备故障占高压设备总故障的68.2%，其中82%的故障可通过提前开展超声波局部放电检测识别并处置【1】。局放超声波检测作为非侵入式带电检测技术的核心分支，凭借无需停电、抗电磁干扰能力强、定位精度高的技术特性，已成为电力运维体系中覆盖较广的局放检测手段之一，超声波局放检测仪也成为各级供电公司、新能源场站、工矿企业电力运维部门的标配检测设备。本文结合现行行业标准与现场运维实践，系统梳理超声波局部放电检测仪的使用规范、常见问题处置与现场应用方案，为电力运维人员开展检测作业提供标准化参考。

一、应用场景导入

超声波局部放电检测的核心原理是采集局部放电过程中绝缘介质破裂产生的超声波信号，通过分析信号的幅值、频率、相位特征判别缺陷类型与严重程度，其适用场景覆盖电力设备全生命周期的各个环节。

首先是例行带电巡检场景。根据《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-2021）要求，110kV及以上变电站每季度需开展一次局放带电检测，35kV及以下变电站每半年开展一次，超声波局放检测仪是该类巡检的核心设备之一，检测对象涵盖开关柜、变压器、GIS、电缆终端、穿墙套管等多类型高压设备。其中AE局放检测作为超声波局部放电检测的技术分支，即通过采集10kHz~200kHz频段的声发射（Acoustic Emission）信号实现缺陷识别，尤其适用于GIS、变压器等封闭式金属外壳设备的内部缺陷检测，声波可通过金属壳体传导至传感器，无需拆解设备即可完成检测。

其次是故障预判与排查场景。当运行中设备出现异常异响、局部温升超过阈值、在线监测系统发出局放预警时，可采用超声波局放检测仪开展现场排查，快速定位缺陷位置，判别缺陷严重程度，为后续运维决策提供数据支撑。

第三是新设备投运前验收场景。在开关柜、GIS、高压电缆等设备投运前，需采用局放超声波检测开展交接试验，排查设备生产、运输、安装过程中产生的绝缘缺陷，避免带缺陷设备投入运行。

第四是电缆局放检测专项场景。10kV及以上交联聚乙烯电缆的中间接头、终端是局部放电故障的高发部位，占电缆总故障的70%以上【2】，超声波局放检测仪可在电缆带电运行状态下开展检测，无需停电即可识别内部绝缘气隙、杂质、半导电层凸起等潜伏性缺陷，是电缆状态评价的核心技术手段。

二、设备准备与检查

超声波局放检测仪的开机前准备需严格符合《高电压测试设备通用技术条件 第6部分：超声波局部放电检测仪》（DL/T 846.6-2018）的相关要求，确保检测数据的准确性与检测过程的安全性。

首先是外观与附件检查。检测人员需首先确认主机外观无破损、无明显磕碰痕迹，内置电池电量≥80%，若需长时间户外作业应配备备用电池；其次检查配套传感器状态，接触式传感器、非接触式传感器、GIS专用AE耦合器的感应面无划痕、无腐蚀，连接线无断裂、接口无氧化；*后确认配套工具齐全，包括超声耦合剂、标准校准源、绝缘手套、安全警示标识等。

其次是仪器校准验证。开机前需采用标准超声波校准源（输出声压1kPa±10%，频率40kHz±1kHz）对仪器进行校准，校准后仪器的幅值测量误差应≤±2dB，频率测量误差应≤±1kHz，不符合要求的仪器不得投入使用；若开展AE局放检测专项作业，还需对声发射传感器的耦合效率进行校准，确保同一仪器不同传感器的幅值差异≤1dB。

第三是现场环境检查。检测前需确认现场环境温度在-10℃~40℃之间，相对湿度≤85%，若环境温度低于-10℃需采用低温专用型传感器，避免传感器灵敏度下降；同时排查现场周边无强机械振动源、无大功率超声设备运行，若存在固定干扰源需记录干扰源位置与干扰特征，便于后续数据判别时剔除干扰。

第四是人员资质核查。检测人员应持有电力行业带电检测二级及以上资质证书，熟悉被测设备的结构参数、运行工况与安全距离要求，掌握超声波局部放电检测的基本原理与数据判别方法，未取得资质的人员不得独立开展检测作业。

三、标准操作流程

超声波局部放电检测的操作流程需严格遵循《电力设备带电检测技术规范 第2部分：超声波法局部放电检测》（GB/T 28568.2-2012）的要求，分为参数设置、点位布设、信号采集、数据判别、记录归档五个核心步骤。

第一步是参数设置。检测人员需根据被测设备类型选择对应的检测模式：开关柜检测选择“接触式超声”模式，GIS检测选择“AE局放检测”模式，户外电缆终端检测选择“非接触式超声”模式，电缆局放检测选择“电缆专项”模式；采样频率设置为250kHz~1MHz，增益调节范围0~60dB，初始增益统一设置为40dB，若现场干扰较大可适当降低增益，但不得低于20dB，避免漏检低幅值缺陷信号；若需开展相位分辨检测，需将仪器的同步信号接口接入电压互感器二次侧，获取工频电压相位参考。

第二步是点位布设。检测点位的布设需遵循“覆盖薄弱环节、避开传导障碍”的原则：开关柜每个柜面布设不少于3个检测点，分别对应断路器室、母线室、电缆室位置；GIS每个气室布设不少于2个检测点，分别位于气室的两端法兰位置；开展电缆局放检测时，每个电缆中间接头沿周向布设4个检测点，每个电缆终端沿瓷套（或复合套管）轴向布设3个检测点；所有检测点应避开焊缝、加强筋、散热片等声波传导阻碍位置，标记点位坐标便于后续跟踪检测时对比数据。

第三步是信号采集。接触式检测时需在传感器表面均匀涂抹厚度1mm~2mm的超声耦合剂，传感器与被测设备表面垂直贴合，压力保持5N~10N，避免出现空隙导致信号衰减；每个检测点的采集时间不少于30s，同步记录信号的幅值、频率、相位图谱；非接触式检测时传感器与被测设备的距离控制在0.5m~2m之间，对准检测点位，避免周边物体遮挡声波路径；开展AE局放检测时，若需要定位缺陷位置，可沿设备轴向每隔10cm增设一个检测点，记录不同点位的信号到达时间，后续通过时差算法计算放电点的*位置。

第四步是数据判别。首先剔除干扰信号：电晕干扰的频率通常<20kHz，相位集中在工频电压的正负峰值附近；机械振动干扰的频率通常>200kHz，与工频电压相位无对应关系；符合局部放电特征的信号需满足三个条件：幅值≥20dB，频率集中在30kHz~80kHz，与工频电压相位存在对应关系。缺陷分级按照国网公司《电力设备带电检测缺陷判别标准》执行：幅值20~40dB为一般缺陷，纳入常规跟踪检测；40~60dB为严重缺陷，缩短检测周期至1个月；60dB以上为危急缺陷，立即上报运维部门申请停电处置。

第五步是记录归档。检测完成后需完整记录被测设备的编号、电压等级、生产厂家、投运时间、运行工况，以及检测环境的温度、湿度、干扰源情况，检测数据包括幅值、频率、相位图谱、缺陷判别结果，检测人员、检测时间等信息需同步记录，所有数据按照电力运维管理要求上传至设备状态监测系统，纸质记录存档期限不少于设备的全生命周期。

四、常见问题与解决方法

超声波局部放电检测现场作业中容易受到环境、设备、操作等多因素影响，出现数据异常、信号无法识别等问题，本文梳理四类高频问题的处置方案。

第一类问题是检测信号幅值过高但无对应相位特征，属于典型的干扰信号。该问题的诱因包括现场存在大功率电机、风机等强机械振动源，周边有超声清洗、超声测距等设备运行，或者传感器与被测设备表面贴合不良引发的杂散信号。解决方法：首先开启仪器的带通滤波功能，屏蔽10kHz以下和200kHz以上的信号，其次更换检测点位，远离已知干扰源，若仍无法消除干扰可采用差分检测模式，通过两个传感器的信号差值抑制共模干扰，若判定为传感器贴合不良则重新涂抹耦合剂、调整传感器压力后再次检测。

第二类问题是电缆局放检测时信号衰减过大，无法识别有效信号。该问题的诱因包括电缆中间接头的外护套绝缘层过厚（厚度超过5mm）、耦合剂涂抹不足、传感器灵敏度下降，或者放电点位于电缆本体深处，声波传导至外护套时衰减超过仪器检测阈值。解决方法：首先更换灵敏度更高的接触式传感器，将耦合剂厚度增加至3mm~5mm，确保传感器与外护套表面完全贴合；其次可采用声电联合检测模式，结合高频电流传感器采集的电缆接地线上的电流信号辅助判别，若仍无法识别有效信号可采用振荡波局放检测方法开展停电试验，确认是否存在内部缺陷。

第三类问题是AE局放检测GIS设备时不同点位信号幅值差异过大。该问题的诱因包括放电点位置偏向某一检测点，声波传播路径上存在屏蔽结构导致信号衰减，或者不同传感器的耦合效率存在差异。解决方法：首先对所有使用的传感器进行统一校准，确保不同传感器的幅值误差≤1dB；其次沿GIS筒体轴向每隔10cm增设一个检测点，记录每个点位的信号幅值与到达时间，通过时差定位算法计算放电点的*位置；若判定为传播路径衰减导致的差异，可建立GIS筒体的声波传导衰减模型，对不同点位的信号幅值进行校正后再开展缺陷判别。

第四类问题是仪器开机后无有效信号输出。该问题的诱因包括传感器连接线松动、内置电池电量不足、增益设置过低、传感器感应面损坏。解决方法：首先检查传感器连接线的接口是否拧紧，更换满电电池后重新开机，逐步调高增益至40dB以上，若仍无信号则更换备用传感器测试，若更换传感器后信号恢复正常则判定为原传感器损坏，需送厂商维修；若更换传感器后仍无信号则判定为仪器主机故障，需停止使用并送厂商校准维修。

五、安全注意事项

超声波局部放电检测属于带电检测作业，需严格遵守电力安全工作规程的相关要求，保障人员与设备的安全。

首先是安全距离要求。检测人员与带电部位的*小安全距离需符合《*电网公司电力安全工作规程（变电部分）》（Q/GDW 1799.1-2013）的要求：10kV电压等级≥0.7m，35kV≥1m，110kV≥1.5m，220kV≥3m，500kV≥5m；户外作业时若设备存在外绝缘积污、凝露等情况，需适当增大安全距离，避免发生感应电伤人事故。

其次是恶劣天气作业限制。不得在雷雨、大风（风力≥6级）、大雾（能见度<500m）等恶劣天气下开展户外检测作业，若检测过程中突发恶劣天气，需立即停止作业，撤离至安全区域。

第三是设备操作安全要求。检测过程中不得触碰运行设备的接地端子、操作机构、二次回路接线，避免引发设备误动；超声波局放检测仪的金属外壳应可靠接地，防止感应电压累计伤人；检测作业需至少两人共同开展，一人操作一人监护，监护人需全程关注操作人员的安全距离与设备运行状态，发现异常立即提醒停止作业。

第四是缺陷上报要求。若检测过程中发现设备存在危急缺陷（幅值≥60dB且持续增长），应立即停止检测，撤离至安全区域后上报运维管理部门，不得擅自靠近缺陷设备，避免缺陷突发击穿导致人身伤害。

六、维护保养建议

规范的维护保养可有效延长超声波局放检测仪的使用寿命，保障检测数据的准确性，降低设备故障率。

首先是日常存放要求。仪器应存放在温度0℃~30℃、相对湿度≤60%的干燥通风环境中，避免挤压、碰撞、接触腐蚀性物质；传感器应单独存放，感应面需套上保护套，避免硬物划伤；连接线应梳理整齐，弯折角度不得超过90度，避免线芯断裂。

其次是定期校准要求。每年应将仪器送具备CNAS资质的第三方检测机构按照DL/T 846.6-2018的要求进行全参数校准，校准不合格的仪器不得投入使用；每次现场作业前需采用仪器自带的标准校准源进行快速校验，确认幅值误差≤±2dB后方可开展作业。

第三是电池维护要求。长期闲置时应每隔3个月对电池进行一次充放电循环，避免电池亏电导致容量下降；充电时应使用原厂配套的充电器，充电环境温度控制在10℃~30℃之间，不得在高温、高湿环境下充电，避免发生电池漏液、鼓包等问题。

第四是传感器维护要求。每次使用后需采用无水乙醇擦拭干净传感器表面的耦合剂、灰尘，不得使用腐蚀性清洁剂清洗传感器；若传感器感应面出现划痕、氧化等情况，需及时送厂商检测，确认灵敏度下降超过3dB时需更换传感器。

第五是软件升级要求。每半年应联系设备厂商升级仪器的内置算法库，补充*新的缺陷识别模型、干扰信号特征库，提高检测数据的判别准确率；升级前需备份仪器内的历史检测数据，避免数据丢失。

七、实战案例分享

超声波局部放电检测技术已在全国各级电网的运维作业中广泛应用，本文选取两个经官方公开的典型案例说明其应用效果。

第一个案例为电缆局放检测典型应用。2025年8月，某省电力有限公司检修公司开展220kVXX变电站秋季例行带电巡检，对站内12回110kV交联聚乙烯电缆线路（型号YJLW03-110kV 1×630，投运时间2018年）开展电缆局放检测，采用康高特金吒手持式多功能局放检测仪的局放超声波检测模式，对32个电缆中间接头逐点检测。检测人员在110kVXX线#3中间接头位置检测到幅值为52dB的超声信号，频率集中在42kHz，相位分布在工频电压的0~90度和180~270度区间，符合内部绝缘气隙放电的特征，排除周边风机振动、导线电晕等干扰后，判定为严重缺陷。后续停电解体检查发现，该中间接头安装过程中主绝缘表面残留3mm的空气气隙，长期运行后已出现局部tree状放电痕迹，与检测结果完全一致，及时处置后避免了电缆击穿故障的发生，据测算减少直接经济损失约120万元。该案例已收录至中国电力科学研究院《2025年电力带电检测典型案例集》【2】。

第二个案例为AE局放检测典型应用。2025年11月，某南方省会城市供电公司开展500kVXX变电站GIS设备专项排查，针对站内220kV GIS间隔近半年出现的异常异响问题，采用AE局放检测技术对28个GIS气室进行逐点检测。检测人员在#2主变间隔220kV侧GIS气室检测到幅值为38dB的声发射信号，沿筒体轴向增设检测点后通过时差定位算法确定放电点位于气室中部的隔离刀闸触指位置，判定为悬浮放电缺陷。后续停电检查发现，该隔离刀闸触指的紧固螺栓松动，接触压力不足导致悬浮电位放电，及时更换触指并紧固螺栓后消除了隐患，避免了GIS气室击穿爆炸的重大风险，保障了冬季用电高峰的供电可靠性。

参考文献

【1】 中国电力科学研究院. 2025年全国电力设备绝缘缺陷统计报告[R]. 北京: 中国电力科学研究院, 2025.

【2】 中国电力科学研究院. 2025年电力带电检测典型案例集[R]. 北京: 中国电力出版社, 2025.

【3】 *能源局. 电力设备预防性试验规程(DL/T 596-2021)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.

【4】 *能源局. 高电压测试设备通用技术条件 第6部分: 超声波局部放电检测仪(DL/T 846.6-2018)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.

【5】 *市场监督管理总局. 电力设备带电检测技术规范 第2部分: 超声波法局部放电检测(GB/T 28568.2-2012)[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012.

【6】 *电网有限公司. *电网公司电力安全工作规程（变电部分）(Q/GDW 1799.1-2013)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2013.