特高頻局部放電檢測
電力設(shè)備中局部放電產(chǎn)生的電流脈沖具有很陡的上升沿力，其上升時間數(shù)量級為納秒(ns)，其放電發(fā)展過程產(chǎn)生頻率量級為GHz的電磁波。由于不同的電力設(shè)備具有不同的結(jié)構(gòu)，故電磁波不但通過橫向電磁波(TEM)傳遞，還能產(chǎn)生高次模波，即橫向磁波(Transverse Magnetic-TM)和橫向電波(Transverse Electric-TE)。橫向電波為非色散波，它可以以任何頻率傳播，但當(dāng)頻率大于100MHz時，在傳播方向上衰減很快；TE和TM波不同，它具有截止頻率。截止頻率反比與設(shè)備的尺寸。當(dāng)截止頻率高于信號頻率時，信號快速衰減；當(dāng)截止頻率低于信號頻率時，信號能夠基本保證無損傳輸。
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。
當(dāng)GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時，產(chǎn)生的特高頻電磁波能夠沿著腔體傳播。由于GIS與波導(dǎo)具有相似的同軸結(jié)構(gòu)，因此特高頻信號能基本進行無損傳輸至較遠(yuǎn)距離。將特高頻接收天線放置于GIS安裝盆式絕緣子處，則由設(shè)備內(nèi)部泄露的的特高頻局放信號能被檢測到。然而，GIS的內(nèi)壁材質(zhì)不屬于理想導(dǎo)體，電磁波無法達(dá)到完全無損傳輸，其損耗與傳播距離呈正相關(guān)線性關(guān)系。
GIS有眾多利用法蘭連接的拐彎結(jié)構(gòu)、盆式絕緣子和T型接頭、斷路器及隔離開關(guān)等不連續(xù)點，UHF信號的傳輸發(fā)生衰減，正是因為其通過這些結(jié)構(gòu)。實驗表明，造成UHF信號能量損失的主要原因是絕緣子與接頭處的反射，T型接頭引發(fā)約8-10dB的衰減，絕緣子引發(fā)約2-3dB的衰減。
電磁波在同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中傳播時，TEM衰減較小，波形特性基本保持不變，傳播速度為0.3x10^9m/s。雖然高次模波的色散使局放的電磁波信號幅值衰減較大且波形特征會產(chǎn)生變化，但UHF信號的測量并不受到影響。
通過絕緣子后的電磁波信號，其中低頻(700兆赫茲以下)部分發(fā)生較小的衰減現(xiàn)象，高頻(700兆赫茲以上)部分的衰減速率與頻率正相關(guān)。衰減更為嚴(yán)重的電磁波信號是經(jīng)絕緣子泄露而出，其頻率小于1.1兆赫茲部分嚴(yán)重衰減，等效于HPF的作用。
局部放電激勵的電磁波信號衰減較大，達(dá)7.9dB，因其經(jīng)過首個絕緣子時受到一系列的影響。電磁波信號的衰減在其傳輸通過后續(xù)絕緣子時變得較小。經(jīng)過6個絕緣子后的信號與發(fā)生局部放電的氣室中的信號相比只有其10%，即衰減達(dá)20dB。
由以上敘述可知，將電力設(shè)備中因局放電產(chǎn)生的特高頻電磁波(0.3兆赫茲一3兆赫茲)通過UHF傳感器獲取，以實現(xiàn)監(jiān)測局部放電，即所謂局放電UHF檢測。顯著地降低噪聲干擾，是 UHF法最顯著的優(yōu)點，例如可用寬頻UHF有效降低避開低頻電磁信號波段的干擾；而對廣播電視信號、特高頻通信，由于它們具有一定的中心頻率，可用窄頻UHF將通信信號與局放信號區(qū)別開來。此外，若將傳感器布置合理到GIS的腔體上，即可精確定位放電源。
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