UHF信號傳播特性機理的研（yán）究現狀

開關（guān）櫃局部放電所（suǒ）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度有關。當放電間隙比較（jiào）小時，放電（diàn）過程的時間比較短，電流脈衝的陡度比較大，輻射高頻電磁波的能（néng）力比較強；當放電間隙的絕緣強度比較高（gāo）時，擊穿過程比較快，此時電流脈（mò）衝的陡度比較大，輻射高頻電磁波的能力比較強。發生在開關櫃中的局部放電脈衝（chōng）非常符合上述理論。研究表明，該類放電脈衝可以輻射上升沿達（dá）到1-2ns、頻率達到數GHz的高頻電磁（cí）波（bō），為（wéi）一種橫電磁波(TEM)。該電磁波的能量以固定的速度沿電磁（cí）波的傳播方向流動。所以，通過耦合這（zhè）種以TEM波形式傳輸的電磁信號，就可以檢測到開關櫃內部的局（jú）部放電，並進一步認識其絕緣狀態。這種檢測方法稱作超高頻檢測方法（fǎ）。

開關櫃絕（jué）緣結（jié）構中發生的局部放電信號可以看成（chéng）是由一個點源所發出的，當電介質某處發生局部放電時，由（yóu）放電產（chǎn）生（shēng）的電磁擾動（dòng）隨（suí）時（shí）間變化（huà），將會產生電磁波，它們遵（zūn）循麥克斯韋的電磁場基本方程。局部放（fàng）電（diàn）產生的電（diàn）磁波是以速度v沿著r方向傳播的（de），它（tā）是時間與位置的函數，該電磁波（bō）的能量以（yǐ）速度v沿著：方向分布，即沿（yán）電磁波的傳播方向流動。

基於超高頻法的一些（xiē）基本特點，在局部放電監測方麵得到了（le）廣泛的重（chóng）視和研究，GIS局部放電超高（gāo）頻在線監測更是得（dé）到了最（zuì）早的應用和研（yán）究。國（guó）外方（fāng）麵，最早英國Strathclyde大學（xué）的Hampton和Pearson於（yú）20世紀80年代（dài）初就（jiù）從事420kVGIS局部放電UHF監測係統的研究，並且開發了132kV局部放電監測係統，其超高頻高頻測量傳感（gǎn）器置（zhì）於GIS內（nèi）部，有較高的靈敏度，也有利於抗外部幹擾，是比較（jiào）理想的監測方法。

在20世紀90年代，Judd利用了高采樣率的數字設備重新對GIS內部的局部放電信號，進行了研（yán）究，發現實際放電（diàn）脈衝寬度很窄，半峰寬（kuān）度<70ps，上升（shēng）時間目前<50ps，可見局部放電的測量帶寬可能超過5GHz，所以Judd在GIS局部放電UHF監（jiān）測中最先使用螺旋天線接收放電信號。Judd還對GIS內放電進行了機理研究，使用（yòng）FDTD方（fāng）法以及格林公式模擬計算GIS中局部放（fàng）電信號的特性。通過仿真模擬與實驗相結合（hé）的辦法，很好的驗證（zhèng）了模型的正確性（xìng），並且為實驗結果的精度提供保證（zhèng）。

西安交大的邱毓（yù）昌、王建生、張超鳴等人對放電脈衝產生的（de）電磁波在GIS同軸腔體的傳播特性進行了理（lǐ）論分析和測量，他（tā）們（men）認為電磁波成分中的TEM波（bō）為非色（sè）散波，在GIS內部傳播時，一旦（dàn）頻率高於1000MHz之後，沿傳播方向衰減很快；TE波、TM波具有各自的截止頻率，隻有當其頻率成分高於截止頻率時，才能在GIS腔體內傳播，並且信號能量衰減（jiǎn）很小。因此，他們認為（wéi）在GIS內部的電磁波中TE波和TM波（bō）占主要成分。並且通過實驗（yàn）發（fā）現SF6內部放電的頻率成分多（duō）在1GHz內，據此對內置天線進行了優化設計（jì），在實驗室內可以測量（liàng）到1pC的放電量（liàng）。