特高頻（pín）法檢測GIS局部放電的原理

運行中（zhōng）的GIS內（nèi）部充有高氣壓（yā）SF6氣體，其絕緣強度和（hé）擊穿場強都（dōu）很高。當局（jú）部放（fàng）電在很小的範圍內（nèi）發生時，氣體擊（jī）穿（chuān）過（guò）程很快，將產生很陡的（de）脈衝電流。對信號進行頻譜分析（xī）之後，發現其中頻率成分可達數GHz，並且脈衝向四（sì）周輻射出的特高頻（pín）電磁波（bō）。研究認為，GIS設備中的放電脈衝波不僅以橫向電（diàn）磁（cí）波（bō）(TEM波)的形式傳播，而且還會以橫向電（diàn）場波(TE波)和橫向磁場波(TM波)的方式傳播。TEM波為非色散波，理論上講，任何頻率的TEM波都（dōu）能在（zài）GIS同軸波（bō）導中傳播。但GIS同軸波（bō）導存在（zài）導體損耗（hào）和介質損耗，隨著頻率的提高，信（xìn）號的衰減逐漸增大（dà）。研究表明，TEM波在GIS內在大約100MHz左右達到最大值，然後大小會（huì）隨著（zhe）頻率的增高而衰減。對於TE波和TM波存在一個下限截止頻率，一（yī）般為幾百MHz。當信號頻率小於截（jié）止（zhǐ）頻率時，其衰減很大；而信號（hào）頻率大於截止頻率時，信號在傳播時的損失很小。由（yóu）於GIS設備的金屬同軸結構是（shì）一個（gè）良好的同軸波（bō）導，因此可用同軸波導的概念，分（fèn）析超高頻信（xìn）號在GIS中的傳播。因此，他們認為在GIS內部的電（diàn）磁波中TE波和TM波占主要成分。因（yīn）此，他們認為在GIS內部的電磁波中TE波和TM波占主要成（chéng）分。

由於GIS波導壁為非理想導體，電（diàn）磁波在GIS內部傳播過程中就會有功率損耗，因此，電磁波的振幅將沿傳播（bō）方向逐漸衰減（jiǎn），並且（qiě）GIS中的SF6氣體將會引起波導體積中的介質損耗（hào），也會造（zào）成波的衰減。這種衰減具有1us左右的衰減時間常數（shù），它的衰減（jiǎn）量要比信號在絕緣子處由於反射造成的能量損耗低得多。研究（jiū）表明（míng），1GHz的電磁波在直（zhí）徑為（wéi）0.5m的GIS內傳播所產生的衰減隻有3-5dBm/km。因此在用波導理論進行局部放電仿真（zhēn）和測量時可以不考（kǎo）慮這種（zhǒng）衰（shuāi）減。

GIS有許多法蘭連接的（de）盆式絕緣子（zǐ）、拐彎結構和T型接頭、隔離開關及斷（duàn）路（lù）器等不連續點（diǎn），特高頻信號在GIS內（nèi）傳播過程中經過這（zhè）些結（jié）構（gòu）處時，必然會造成（chéng）衰減。信號在絕緣（yuán）子和T型接頭處（chù）的（de）反射是造成信號能量損失的主要原因，並通過計算，初步確定絕緣子處的能量（liàng）衰減為3dB，T型接頭處的（de）能量衰減為10dB。

由於GIS的（de）這些盆式絕緣子（zǐ）均為非（fēi）鐵磁材料，可以透射超高頻電磁波（bō）信號，當GIS設備局部放電產生的電磁波沿金屬軸(筒)傳播時，部分信號可通過絕緣子向外輻射，通過無線檢測方式即可接收到這些從（cóng）GIS設備內部傳出的放電信號。

根據GIS中電磁波傳播特點，可以利用特高頻傳感（gǎn）器接收其中500-3000MHz的特高頻（pín）信號進行檢測，可避免常規電（diàn）磁脈衝（chōng）幹擾。這是因（yīn）為空氣中的電暈放電等電磁幹擾頻率一般在500MHz以下，利用一個加有（yǒu）500MHz的高（gāo）通濾波器的特高頻放大器就可解決幹擾（rǎo）問題，從而提高局部放電檢測的信噪比。

UHF段信號雖抗幹擾性能（néng）好，但該頻（pín）段信號較弱，故需要（yào）較精（jīng）密的儀器來測量和顯示，該段（duàn）信號的檢測既可使用隻（zhī）有幾MHz帶寬的窄頻法，也可使（shǐ）用達幾GHz帶寬的寬頻法。窄頻法一般除了需要頻譜分析儀外，還需要低噪音高增益的UHF放大器來（lái）收集局部放電信號，在（zài）有特高頻幹擾的情況（kuàng）下比較（jiào）適用，且要求（qiú）儀器較精密。寬（kuān）頻法在一般的場合（hé）使用更廣（guǎng）泛，它需要可達ns級采樣的（de）示波器（qì）和截止頻率為250-300MHz的高通（tōng）濾（lǜ）波器。UHF法的靈敏度依賴於傳感器等測量裝置的可靠性。局部放電信號的強弱及特性（xìng）與產（chǎn）生的放電的（de）缺陷類型（xíng）和嚴重程度有關。局部放電信號強度和傳感器與放電源距離的關（guān）係可確定局放源所在的隔室，不同位置傳感器接收信號（hào）的時差可定位（wèi）局放源（yuán），但方法需研究、完善。有（yǒu）關GIS局部放電的（de）鑒別、定位還需更多（duō）試驗。