局部放電測試儀中特高頻傳感器的應用

在現代電力系統中，局部放電（Partial Discharge, PD）測試儀是評估高壓電氣設備絕緣健康狀況的關鍵工具。其中，特高頻（UHF）傳感器扮演著至關重要的角色，它是捕捉設備內部絕緣缺陷產生的特高頻電磁波信號的核心元件。

UHF傳感器的工作原理與優勢

當高壓電氣設備的絕緣材料內部出現缺陷，如氣隙、雜質或裂紋時，在電場作用下會發生微小的、局部的放電現象。這些放電會產生一系列物理效應，其中就包括頻率在 300 MHz 至 3 GHz 范圍內的瞬態電磁波。UHF傳感器本質上就是一臺專為接收這些高頻電磁波而設計的小型天線。

UHF傳感器之所以被廣泛應用于局放檢測，主要得益于其以下優勢：

• 卓越的抗干擾能力： UHF信號的頻率遠高于電力系統中常見的工頻噪聲和其他低頻干擾，這使得UHF傳感器能夠有效濾除雜波，確保檢測到的信號是真正的局部放電信號，極大提高了檢測的準確性和信噪比。

• 高靈敏度： 即使是設備內部微小的絕緣缺陷產生的微弱放電，UHF傳感器也能靈敏地捕捉到，有助于實現對設備絕緣問題的早期預警。

• 適用于封閉式設備： UHF信號在金屬外殼或氣體絕緣介質中衰減小，非常適合檢測氣體絕緣開關設備 (GIS) 和充油變壓器這類具有金屬屏蔽結構的設備。設備的金屬外殼能將內部UHF信號有效傳導至外部傳感器，同時阻擋外部干擾。

UHF傳感器的主要應用場景

UHF傳感器因其獨特的優勢，廣泛應用于各類高壓電氣設備的在線和離線局部放電檢測：

• 氣體絕緣開關設備 (GIS)： 這是UHF傳感器最典型的應用領域。傳感器可內置于GIS盆式絕緣子中，或外置于GIS腔體表面的測試端口，對GIS內部的自由導電顆粒、懸浮電位、沿面放電等缺陷進行精準監測。

• 電力變壓器： 通過安裝在變壓器油箱壁或套管底部的UHF傳感器，可以有效檢測油紙絕緣系統中的局部放電，如氣泡放電、沿面放電或繞組絕緣劣化。

• 高壓電纜及其附件： UHF傳感器常用于檢測電纜接頭、終端頭等關鍵部位的絕緣缺陷。某些探頭式的UHF傳感器甚至可以進入電纜隧道進行局部放電巡檢。

• 環網柜與組合電器： 這些設備雖然體積緊湊，但內部絕緣復雜，UHF傳感器能提供有效的局部放電檢測能力，保障其運行安全。

• 高壓套管： 作為連接設備與線路的關鍵絕緣件，套管內部的局部放電也能被UHF傳感器有效捕獲。

總的來說，特高頻傳感器以其高靈敏度、強大的抗干擾能力和非侵入式檢測的特點，成為了現代局部放電測試儀中不可或缺的核心組件，為高壓電氣設備的安全運行提供了強有力的技術支撐。