在變壓器制造過程中難免會(huì)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(diǎn)等,這些缺陷會(huì)造成電場(chǎng)分布不均勻,從而形成極不均勻電場(chǎng),進(jìn)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(jì),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(shí),會(huì)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(cè)這些現(xiàn)象可以間接檢測(cè)到局部放電并進(jìn)一步反映電介質(zhì)的絕緣狀況,進(jìn)而判斷缺陷類型,甚至預(yù)測(cè)電氣設(shè)備的絕緣壽命。因此,目前無論是研究機(jī)構(gòu)、制造廠商,還是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門,都非常看重局部放電的檢測(cè)技術(shù)。
特高頻(UHF)法原理 由于局部放電都伴隨正負(fù)極性電荷的相互中和,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很陡的電流脈沖,并向周圍輻射電磁波。局部放電所輻射的電磁波的頻譜特性與局部放電源的幾何形狀以及放電間隙的絕緣強(qiáng)度有關(guān)。 當(dāng)放電間隙較小時(shí),放電過程的時(shí)間比較短,電流脈沖的陡度比較大,輻射高頻電磁波的能力比較強(qiáng);由于絕緣材料的絕緣強(qiáng)度比較高(交聯(lián)聚乙烯的最小工頻平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)不小于30kV/mm,最小沖擊平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)不小于60kV/mm),擊穿過程比較快,電流脈沖的陡度較大,輻射高頻電磁波的能力也較強(qiáng)。 特高頻(UHF)法局部放電檢測(cè)方法就是使用超高頻傳感器接收局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波,實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)。由于檢測(cè)頻段較高且頻帶寬,能夠避開常規(guī)局部放電測(cè)量中的電暈、開關(guān)操作等多種電氣干擾,檢測(cè)靈敏度也很高。
UHF傳感器基于特高頻(UHF)法檢測(cè)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(shí)輻射出的特高頻電磁波。局部放電時(shí)產(chǎn)生的電脈沖在會(huì)因較高的絕緣電氣強(qiáng)度具有10-9秒的脈沖寬度和很陡的上升沿。由于現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)的頻率多在400MHz以下,而激勵(lì)器的特高頻電磁信號(hào)頻率在1GHz以上,因此能極大地提高局部放電檢測(cè)的靈敏度和可靠性,利于局部放電信號(hào)的檢測(cè)。