在變壓器制造過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些局部缺陷,如氣泡、裂縫、電極毛刺和懸浮導(dǎo)電質(zhì)點(diǎn)等,這些缺陷會(huì)造成電場(chǎng)分布不均勻,從而形成極不均勻電場(chǎng),進(jìn)而導(dǎo)致局部放電的產(chǎn)生,促使變壓器絕緣劣化。據(jù)統(tǒng)計(jì),變壓器發(fā)生的事故大多是由絕緣劣化造成的。 在局部放電產(chǎn)生的同時(shí),會(huì)伴隨著很多現(xiàn)象,例如光、電脈沖、超聲波、電磁波等,通過(guò)檢測(cè)這些現(xiàn)象可以間接檢測(cè)到局部放電并進(jìn)一步反映電介質(zhì)的絕緣狀況,進(jìn)而判斷缺陷類型,甚至預(yù)測(cè)電氣設(shè)備的絕緣壽命。因此,目前無(wú)論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商,還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門,都非??粗鼐植糠烹姷臋z測(cè)技術(shù)。
特高頻(UHF)法原理 由于局部放電都伴隨正負(fù)極性電荷的相互中和,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很陡的電流脈沖,并向周圍輻射電磁波。局部放電所輻射的電磁波的頻譜特性與局部放電源的幾何形狀以及放電間隙的絕緣強(qiáng)度有關(guān)。 當(dāng)放電間隙較小時(shí),放電過(guò)程的時(shí)間比較短,電流脈沖的陡度比較大,輻射高頻電磁波的能力比較強(qiáng);由于絕緣材料的絕緣強(qiáng)度比較高(交聯(lián)聚乙烯的最小工頻平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)不小于30kV/mm,最小沖擊平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)不小于60kV/mm),擊穿過(guò)程比較快,電流脈沖的陡度較大,輻射高頻電磁波的能力也較強(qiáng)。 特高頻(UHF)法局部放電檢測(cè)方法就是使用超高頻傳感器接收局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波,實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)。由于檢測(cè)頻段較高且頻帶寬,能夠避開(kāi)常規(guī)局部放電測(cè)量中的電暈、開(kāi)關(guān)操作等多種電氣干擾,檢測(cè)靈敏度也很高。
局部放電檢測(cè)特高頻(UHF)法檢測(cè)主要用于檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào),并且廣泛應(yīng)用于GIS。但因?yàn)镚IS結(jié)構(gòu)可對(duì)其產(chǎn)生影響,局放產(chǎn)生的電磁信號(hào)的波形與幅值等參數(shù)在其通過(guò)GIS傳播至UHF傳感器時(shí)發(fā)生變化,導(dǎo)致評(píng)估局部放電源信號(hào)的復(fù)雜性大大增加。因此,針對(duì)局放電磁波信號(hào)在GIS中傳輸特點(diǎn)的研究,對(duì)特高頻法十分有意義。GIS為同軸結(jié)構(gòu),信號(hào)傳輸特性與頻率密切相關(guān)。對(duì)工頻下的傳輸特性可利用電氣集總參數(shù)來(lái)等效,瞬態(tài)信號(hào)傳輸時(shí)應(yīng)看作分布參數(shù)的傳輸線,對(duì)微波則應(yīng)視為同軸波導(dǎo)。 據(jù)實(shí)驗(yàn)分析,局放信號(hào)在GIS同軸結(jié)構(gòu)中以橫向磁波(Transverse Magnetic-TM)和橫向電波(Transverse Electric-TE)進(jìn)行傳輸。此外,GIS的特性阻抗與波阻抗因其存在絕緣子而不連續(xù),導(dǎo)致高頻波數(shù)次折反射其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。因此,局放電的UHF信號(hào)異常復(fù)雜。