在變壓器制造過程中難免會出現(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,這些缺陷會造成電場分布不均勻,從而形成極不均勻電場,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,會伴隨著很多現(xiàn)象,例如光、電脈沖、超聲波、電磁波等,通過檢測這些現(xiàn)象可以間接檢測到局部放電并進(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)測電氣設(shè)備的絕緣壽命。因此,目前無論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商,還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門,都非常看重局部放電的檢測技術(shù)。
在特高頻檢測法中特高頻天線扮演著非常重要的角色。特高頻天線根據(jù)天線安裝位置的不同可分為內(nèi)置天線和外置天線2種。其中典型的內(nèi)置天線包括套筒單極子天線、Hilbert 分形天線和Goubau天線,通常安裝在維修手孔(人孔)和放油閥處。內(nèi)置天線具有檢測靈敏度高以及電磁干擾小的優(yōu)點(diǎn),但是已投運(yùn)的變壓器通常不允許進(jìn)行改造。而常用的外置天線包括阿基米德螺旋天線、平面等角螺旋天線和介質(zhì)窗傳感器,能夠安裝在介質(zhì)窗和套管處。 其中,在介質(zhì)窗處安裝傳感器是國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)推薦的一種方式,也是國外最為常用的一種方式。不過,介質(zhì)窗需要在變壓器出廠時預(yù)留,因此國內(nèi)大量已投運(yùn)的變壓器沒有辦法進(jìn)行改造。套管處安裝傳感器則因傳感器會影響爬電距離而沒有得到廣泛應(yīng)用。而750 kV 油浸式變壓器具有一定的特殊性,其箱體采用桶式結(jié)構(gòu),變壓器頂蓋桶體和底座之間采用橡膠墊通過螺栓連接密封,形成環(huán)繞變壓器一周的聯(lián)接接縫,這些接縫的寬度約為2cm,電磁波能夠從接縫處泄漏出,從而為變壓器局部放電在線監(jiān)測提供了新途經(jīng)。
UHF傳感器基于特高頻(UHF)法檢測內(nèi)部局部放電的原理,主要由平面等角螺旋天線、寬帶放大器、高頻電纜等組成,工作頻率在400~3000MHz,放大器增益為50dB。 平面等角螺旋天線用于接收電纜絕緣發(fā)生局部放電時輻射出的特高頻電磁波。局部放電時產(chǎn)生的電脈沖在會因較高的絕緣電氣強(qiáng)度具有10-9秒的脈沖寬度和很陡的上升沿。由于現(xiàn)場的干擾信號的頻率多在400MHz以下,而激勵器的特高頻電磁信號頻率在1GHz以上,因此能極大地提高局部放電檢測的靈敏度和可靠性,利于局部放電信號的檢測。