氣體絕緣開關設備(GIS)作為現代電力系統的關鍵設備，其絕緣狀態直接影響供電可靠性。特高頻(UHF)局放監測技術因其非侵入性和高靈敏度，成為GIS絕緣監測的主流方案。本文針對內置傳感器和外置天線兩種UHF監測方式，從原理、性能到應用場景進行全面對比，為工程選型提供技術依據。

一、技術原理與安裝方式對比

1. 內置傳感器方案

工作原理：

在GIS腔體內部預裝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的300MHz-3GHz電磁波。

典型安裝位置：

盆式絕緣子金屬法蘭內側

隔離開關氣室檢修口

電纜終端連接處

優勢：

信號傳輸路徑短，衰減小(≤3dB)

抗外部電磁干擾能力強

監測靈敏度高(可達0.1pC)

局限性：

需設備出廠前預裝，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)，通過金屬殼體縫隙耦合內部電磁波。

典型安裝位置：

盆式絕緣子外部法蘭

GIS筒體焊縫處

接地開關操作機構箱

優勢：

支持帶電安裝，適用于已投運GIS

維護方便，無需設備解體

成本較低(單點造價降低40%-60%)

局限性：

信號衰減大(10-20dB)

易受變電站通訊設備干擾(如5G/Wi-Fi)

二、典型應用場景選擇

優先選擇內置傳感器的場景

新建GIS工程：出廠預裝可實現全生命周期監測

超高壓(500kV以上)GIS：對靈敏度要求極高

強電磁干擾環境：如換流站、軌道交通變電站

優先選擇外置天線的場景

已投運GIS改造：無需設備停電解體

預算有限項目：成本敏感型監測需求

臨時診斷檢測：移動式局放巡檢

三、現場測試數據對比

某550kV GIS站實測案例

內置傳感器：

檢測到2.3pC懸浮放電信號，定位誤差12cm

信號特征清晰，無需濾波處理

外置天線：

同一放電源檢測結果為9.8pC(信號衰減約8dB)

需采用小波變換降噪后才可識別

四、技術融合發展趨勢

混合部署方案：

關鍵氣室用內置傳感器，普通區段用外置天線

成本與性能的平衡選擇

智能診斷升級：

內置傳感器作為基準，外置天線數據通過AI補償校正

無線傳輸技術：

外置天線集成LoRa模塊，解決布線難題

內置傳感器在靈敏度、定位精度方面具有絕對優勢，適合新建重要GIS節點;外置天線則以低成本、易部署特點，成為已投運設備監測的首選。未來，混合部署+智能算法將成為GIS局放監測的主流方向。