变压器局部放电超高频电磁波的传播特性

性衰减系，设厂为电荷的分布空间，则其解为播，它是时间与位置的函数，是种横电磁波丁1波。其能量沿电磁波的传播方向流动在变压器超高频局部放电检测过程中，丁1波从放电点传播到超高频传感器叮能会遇到3种怙，前言超高频局部放电检测技术检测频率高抗干扰性好利厂在线检测近年来发，较快。作者利用超高频天线和超高频局放测量系统2探讨变压器超1频局放检测1垆论2与文3，4致作片还将1十算机辅助测试系统与超高频检测技术相结合，研制了套变压器超高频局部放电自动识别系统，提取厂制变压器典型局放役型征局嗔放屯状态的特征参数，建立了相应的特征指纹库，初步实现了故障诊断和缺陷类型的自动识别。

然而，上述研究是在实验室中进行的，对电力变压器而言，局部放电发生在变压器内的油隔板绝缘中，绝缘结构复杂，电磁波在其中传播时会发生多次折反射及衰减，同时，变压器内箱壁也会对电磁波电磁波检测的难度，所以，深入研究局部放电超高频电磁波的传播机理十分必要。

1超高频局放电磁波传播的理论分析况1经过单绝缘介质变压器油传播到接收天线；2经复合绝缘介质油隔板传播到接收天线；3传播过程中遇到金属导体变压器箱体要有效地进行超频局部放电检测，首先需要了解局放电磁波在以上3种情况下的传播特性6.

1.1在单绝缘变压器油中的传播特性在绝缘介质中，局放电磁波的传播速度仅决定于介质的性质，其波前平面平行于平面沿2轴传播的速度已也出=绝缘空间任点在绝缘介质中传播的坡印亭矢量=好=.冰，它能量流动的速度即为波速，在传播过程中能量密度等振幅传播保持+变，也就足说，超频放电磁波在单绝缘介质中是无衰减传播的。

1.2在油隔板复合绝缘中的传播特性由于不同介质存在着界面，电磁波在界面处发生反透射，在界面上入反透射波之间的关系决定于边界条件，任意点源可展开成1和1河型2方向平面波谱的积分型叠加，而平面电磁波在平面分层复合介质中的传播用反透射系数描述=设有1型2向平面电磁波分量入射到1通常电力变压器绝缘结构中的局部放电可看成是由点源发出的，当绝缘介质某处发生局部放电时搬厉祖愚，镨，4单趣幼黎毯高电压技术波，而下半空间只存在透射波，它们的场可分别为其中，义和7分别为界面处透射波与入射波幅值之比，称为局部反射系数和透射系数；理想介质中的传播速度稍有下降对，于良导体，传输参数近似为kVZkJVZc4在良导体中丁1都很大，明电磁波经良导体后衰减大，单位长度的相移也大，相速与空气中的声速有相同的数量级，特性阻抗小，且包含感性成分。

在良导体中沿2方向传播的电磁波，由于能量损耗而使场量电磁场强度及电流密度等都按1的指数规律衰减，且随着电磁导率的增加频率的升高而衰减得越快。因此，良导体面处的场量大，愈深入内部，场量愈小。电磁波的电磁场总是集中在导体面，其趋肤深度为在2=0界面处要匹配应满足下列边界条件故有同理可导出1肘波在介质每界面处的局部反透射系由式45可知，当两种绝缘介质的增接近时，电磁波几乎无反射，全部透射到下层介质中；但当两种介质的靖相差较大时，局部放电产生的电磁波将在界面处生反射，不能全部透射到下层介质中。

在多层介质中，由于各层介质的介电特性不同，电磁波在界面处产生多次反透射现象，导致电磁波传播特性变化根据单层介质中电磁波的界面反透频率为10出的电磁波，对变压器箱体的趋肤深度约0.9μm因此，由理论推导可知，在电力变压器超高频局部放电测量中，变压器的金属箱体外壳对测量影响很大，需采取措施才能检测到电磁波，如将超高频传感器置于变压器内部等2电磁波在导体面的反射在绝缘介质1与导电媒质2的分界面上，式45仍成立。实际金属导体的面可用理想导体边界来代替，故有这明无论了波还是了心在理想导体面上都将发生全反射，而不能透射入导体内部在电力变压器局部放电测量中，将超高频传感器置于变压器内部固然可提检测灵敏度，但变压器箱体对电磁波的反射会使测得的波产生畸变，这将给局放电磁波的准确检测带来定的困难。

射关系，可递推出多层介质中电磁波的界面反透射关系经过多层绝缘介质传播后，透射的局部放电电磁波波幅将产生定的衰减。

1.3变压器箱体对电磁波传播的影响1电磁波在导体中的衰减特性局放电磁波在均匀导电介质中的传输特性可由包含3个电磁常数义，的波动方程决定对于弱导体传输参数可简化为其中，丁口芩和2分别为衰减常数相位常数2实验及结果分析2.1油隔板绝缘结构的影响文2财变压器超频局部放电测量系统进行了详细介绍，其频谱分析仪选用了，2712，工作频带为9kHrl，8GHz，中心频率可调，可采用灰模式记录3厘出带宽内的时域放电信号，能满足工程测试要求实验室局部放电模拟和接收装置2将各种放电模型置于封闭的变压器箱体50.60，50，箱体壁厚4，中模拟变压器中的局部放电，箱体内装满变压器油，箱体外壳接地，形成屏蔽结构。高压电源通过箱体壁上的小孔给模拟局放源供电，放电产生的电磁波由安装在箱体壁上的超高频传感器接收后送入频谱分析悦超高频传感传播速度和波阻抗此时电磁波的传输速度只是器置于箱体内部，伸入箱体内1.模拟局放源；2超高频传感器；3.频谱分析仪；4.变压器箱体如对纸板内部放电，频谱分析仪米用，贾丰，加托至，1测苛。局部放电发射的超高频电磁波经单绝缘介质改压器油传至超高频传感器时测得的谱33将不同脖度的绝缘纸板已烘和真空浸汕处理制成小盒贾于传感器前方，投拟1隔板复合绝缘结构对电磁波传播的影响，3汁是放咒厚小盒时频谱分析仪测得的谱阁。

阁3.是同时放置3个焯小立时总间距离均为3频谱分析仪测得的谱。

由阁3看出。超高频局放电磁波在；1隔板复合绝缘中传播时产生定的衰减，似袋减幅度不大。

绝缘结构越复杂，减相对增大变压器油的介电常数与油浸纸板虽较接近但并不完全相纸板面发生反射，有少量能量不能透射过去，但影响不大这样，对于发生在变压器绝缘结构中任总部位的放电，超高频方法较其它方法能更好地检测到。

22变压器筘体的影响将超高频传感器从变压器箱体中取出置于空气中，其它测试条件2.1节中的完全相。此时频谱分析仪测得的放电谱4制4变化器箱体对电磁波传输的影响比较33和阁4可看，外置传感器会人大降低检测灵敏度，此时变压器的外壳铁箱把很大部分的放电籼射屏蔽掉，但仍有少茕电磁波由接缝及出线端口散出，如果箱体屏蔽效果好就很难检测到因此传感器的放置位置对于超高频法的检测灵敏度令关啦要传感器放在变压器内部鲁所测得信通过个波导结构从变吒器中导出并送入检测装咒，这样电磁波到达传感器时衰减较少时波导结构也有利于电磁波的无损传输，提高了检测灵敏度，3结论3.超高频局放电磁波在油隔板复合绝缘中传播时有定的衰减，但对电磁波的接收影响不大。

变卡器箱体引起电磁波的严屯衰减，人大降低检测是敏没，实际检测时超高频传感器应内置理论分折与实验结，比较致，为变压器超高频局部放电检测技术的应巧定了基础1王国利，郝艳捧，李彦明。电力变压器局部放电检测技术2王国利，郝艳捧，李彦明。用于变压器局部放电检测的超高频传感器的初步研究。中国电机工程学报，2002，5金亚秋。复杂系统中的电磁波肘。上海复旦大学出6冯慈璋电磁场理论站。北京高等教育出版社，19917王国利，郝艳捧，贾志东等。电力变压器典型局放模型放电脉冲的特性研究。高电压技术，2002725收稿期王国利1975年生，博士生，从事电力设备检测和故障诊断技术的李彦明1946年生，教授，博导，长期从事电力设备检测和故障诊断技术的研究