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)。
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,但是已投運的變壓器通常不允許進行改造。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)大量已投運的變壓器沒有辦法進行改造。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)。
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。