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,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一步反映電介質(zhì)的絕緣狀況,進而判斷缺陷類型,甚至預(yù)測電氣設(shè)備的絕緣壽命。因此,目前無論是研究機構(gòu)、制造廠商,還是電力系統(tǒng)運行部門,都非??粗鼐植糠烹姷臋z測技術(shù)。
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。
局部放電檢測特高頻(UHF)法檢測主要用于檢測局部放電產(chǎn)生的電磁波信號,并且廣泛應(yīng)用于GIS。但因為GIS結(jié)構(gòu)可對其產(chǎn)生影響,局放產(chǎn)生的電磁信號的波形與幅值等參數(shù)在其通過GIS傳播至UHF傳感器時發(fā)生變化,導(dǎo)致評估局部放電源信號的復(fù)雜性大大增加。因此,針對局放電磁波信號在GIS中傳輸特點的研究,對特高頻法十分有意義。GIS為同軸結(jié)構(gòu),信號傳輸特性與頻率密切相關(guān)。對工頻下的傳輸特性可利用電氣集總參數(shù)來等效,瞬態(tài)信號傳輸時應(yīng)看作分布參數(shù)的傳輸線,對微波則應(yīng)視為同軸波導(dǎo)。 據(jù)實驗分析,局放信號在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信號異常復(fù)雜。