杨芳
点击图片查看原图
在变压器制造过程中难免会出现一些局部缺陷，如气泡、裂缝、电极毛刺和悬浮导电质点等，这些缺陷会造成电场分布不均匀，从而形成极不均匀电场，进而导致局部放电的产生，促使变压器绝缘劣化。据统计，变压器发生的事故大多是由绝缘劣化造成的。 在局部放电产生的同时，会伴随着很多现象，例如光、电脉冲、超声波、电磁波等，通过检测这些现象可以间接检测到局部放电并进一步反映电介质的绝缘状况，进而判断缺陷类型，甚至预测电气设备的绝缘寿命。因此，目前无论是研究机构、制造厂商，还是电力系统运行部门，都非常看重局部放电的检测技术。
UHF传感器基于特高频（UHF）法检测内部局部放电的原理，主要由平面等角螺旋天线、宽带放大器、高频电缆等组成，工作频率在400～3000MHz，放大器增益为50dB。 平面等角螺旋天线用于接收电缆绝缘发生局部放电时辐射出的特高频电磁波。局部放电时产生的电脉冲在会因较高的绝缘电气强度具有10-9秒的脉冲宽度和很陡的上升沿。由于现场的干扰信号的频率多在400MHz以下，而激励器的特高频电磁信号频率在1GHz以上，因此能极大地提高局部放电检测的灵敏度和可靠性，利于局部放电信号的检测。
局部放电检测特高频(UHF)法检测主要用于检测局部放电产生的电磁波信号，并且广泛应用于GIS。但因为GIS结构可对其产生影响，局放产生的电磁信号的波形与幅值等参数在其通过GIS传播至UHF传感器时发生变化，导致评估局部放电源信号的复杂性大大增加。因此，针对局放电磁波信号在GIS中传输特点的研究，对特高频法十分有意义。GIS为同轴结构，信号传输特性与频率密切相关。对工频下的传输特性可利用电气集总参数来等效，瞬态信号传输时应看作分布参数的传输线，对微波则应视为同轴波导。 据实验分析，局放信号在GIS同轴结构中以横向磁波(Transverse Magnetic-TM)和横向电波(Transverse Electric-TE)进行传输。此外，GIS的特性阻抗与波阻抗因其存在绝缘子而不连续，导致高频波数次折反射其内部结构中。因此，局放电的UHF信号异常复杂。