通常在開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生的局部放電均會產(chǎn)生ns級的電流脈沖陡度,可以激發(fā)出很寬頻帶的電磁波,一般可到1GHz以上。通常情況,UHF電磁波在開關(guān)柜內(nèi)傳播由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜會發(fā)生反射和折射,當(dāng)ε和μ參數(shù)非常接近時(shí),反射波基本為零。當(dāng)UHF電磁波在開關(guān)柜中遇到金屬障礙時(shí),會發(fā)生繞射現(xiàn)象,這會導(dǎo)致電磁波能量衰減迅速,嚴(yán)重影響UHF局部放電電磁波的檢測。
有研究表明:局部放電產(chǎn)生的UHF電磁波向外輻射時(shí)在自由空間中隨距離增加呈衰減特性,且信號幅值不斷變小。放電量小的放電脈沖可以激發(fā)出能量較高的電磁波,線電流源輻射場的幅值與脈沖電流的幅值呈正比。
開關(guān)柜內(nèi)部組件繁多,空間狹小,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對電磁波的傳播極為不利。電流傳感器和母線對開關(guān)柜內(nèi)電磁波信號有較強(qiáng)的衰減作用,不利于電磁波信號的接收,UHF天線傳感器的安裝位置應(yīng)當(dāng)避開這兩種部件;絕緣子對電磁波信號的衰減不大,但對波形有明顯的畸變作用;斷路器對于電磁波信號的傳播影響有限,不會影響檢測效果,安裝超高頻傳感器時(shí),可以不用考慮此組件。
局放脈沖的能量與帶寬成正比,當(dāng)僅僅考慮熱噪聲對靈敏度的影響時(shí),帶寬越寬則檢測越靈敏,但是在開關(guān)柜檢測現(xiàn)場,存在空調(diào)、熒光燈、手機(jī)通訊、廣播等不可預(yù)知的復(fù)雜干擾,對局部放電信號的提取比較困難。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),空氣中的電暈放電及外界背景噪聲頻率在400MHz以下,而開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局部放電的電磁波頻率在500-1500MHz。因此選取天線的下限截止頻率和上限截止頻率分別為500MHz和1500MHz,這樣可以能夠獲取比較多的放電信息還可以有效抑制帶外干擾。
對于在開關(guān)柜內(nèi)部工作的超高頻傳感器要求不能有尖端,體積小,因此采用微帶貼片天線。超高頻傳感器的最佳安裝位置是在開關(guān)柜斷路器室底板右側(cè),并且具有最好的檢測效果。