高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時,因為電勢高低的緣故,電場能量會向接地點相鄰的接地金屬部位聚集,在設(shè)備表面金屬上形成對地電流。放電過程中,放電是間斷性發(fā)生的,所以對地電流大小呈現(xiàn)不斷的變化。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律,變化的電場周圍會產(chǎn)生出磁場,放電產(chǎn)生的磁場以電磁波的形式對外傳播。高壓設(shè)備內(nèi)部放電時,放電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面,根據(jù)電磁兼容原理,連續(xù)的金屬箱體可以屏蔽電磁波對外輻射。所以設(shè)備外部無法檢測到放電信號,但是屏蔽層通常會在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位由于成型等原因會出現(xiàn)不連續(xù),局部放電產(chǎn)生的電磁波就會通過這些屏蔽體的不連續(xù)處傳播到設(shè)備金屬屏蔽殼外。也就是說,局部放電產(chǎn)生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關(guān)的襯墊傳出,并且沿著設(shè)備金屬箱體外表面繼續(xù)傳播。電容性傳感器感應(yīng)到這些電磁波后,會對地產(chǎn)生一定的暫態(tài)對地電壓脈沖信號。該現(xiàn)象由Dr.JhonReeves于1974年首先發(fā)現(xiàn),并將其命名為暫態(tài)對地電壓(又稱暫態(tài)地電波,英文全文為Transient earth voltage,縮寫為TEV)。
中壓開關(guān)柜的局部放電在線測試起源于20世紀80年代的英國,人們將電容耦合傳感器放置到開關(guān)柜外殼的關(guān)鍵位置。如圖所示,這樣電容傳感器就可以感應(yīng)到高頻脈沖信號,其頻帶范圍從4MHz至100MHz。這些高頻脈沖電壓信號,正是開關(guān)柜內(nèi)部絕緣材料發(fā)生局部放電所產(chǎn)生的電磁波被電容傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的,它是通過金屬箱體結(jié)合處泄漏出來的。由電磁波的傳播原理可知,這些泄漏出的電磁波,將會以泄漏處作為球心,以球面方式向外傳播。
開關(guān)柜內(nèi)局部放電產(chǎn)生的電磁波信號的傳播及感應(yīng)