局部放电电磁波在GIS中的衰减特性
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析随着电力设备的迅速发展，高压电力输配电设备的绝缘失效问题日益突出，尤其是在高压气体绝缘开关设备中，局部放电问题成为了一个十分严重的隐患。
局部放电不仅会导致设备的绝缘性能下降，甚至引发设备的故障和损坏，给电力系统的安全稳定和可靠性带来了严重影响。
为了及时发现和解决这一问题，需要借助先进的检测技术，而GIS超声波局部放电检测技术正是其中的一种。
本文将对GIS超声波局部放电检测技术的应用进行分析，旨在为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
一、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS（Gas Insulated Switchgear）超声波局部放电检测技术是一种利用超声波传感器对GIS设备进行实时和在线监测的技术。
该技术通过捕获和分析设备内部的超声波信号，可以有效检测设备中存在的局部放电现象，实现对设备绝缘状态的可靠评估。
与传统的局部放电检测技术相比，GIS超声波局部放电检测技术具有响应速度快、检测精度高、操作简便等优点，被广泛应用于电力系统和设备的绝缘状态监测和故障诊断中。
二、GIS超声波局部放电检测技术的应用分析1. 技术原理GIS超声波局部放电检测技术的基本原理是利用超声波传感器对GIS设备内部的超声波信号进行捕获和分析。
当GIS设备中存在局部放电时，放电产生的电磁波和机械波会引起设备内部气体的震荡和位移，产生特定频率和振幅的超声波信号。
通过超声波传感器实时监测设备内部的超声波信号，并利用信号处理和分析技术进行特征提取和识别，可以准确判断设备是否存在局部放电现象，进而评估设备的绝缘状态和健康状况。
2. 技术优势GIS超声波局部放电检测技术相比传统的局部放电检测技术具有如下优势：（1）高灵敏度：超声波传感器可以实时捕获微弱的超声波信号，对设备内部的局部放电活动具有高灵敏度，能够及时发现绝缘失效问题；（2）在线监测：技术可以实现对GIS设备的实时和在线监测，无需停机维护，不影响设备的正常运行；（3）检测精度高：通过对超声波信号的特征提取和分析，可以准确识别不同类型的局部放电活动，并对设备的绝缘状态进行可靠评估；（4）操作简便：技术操作简便，无需复杂的设备和环境条件，适用于不同类型的GIS 设备和实际工作场景。
GIS局部放电电磁波信号的传播特性研究
（ ２ ）
法 的应 用 至关 重 要 。 本 文 采 用 Ｆ ＴＤ 法 对 ＧＩ Ｄ Ｓ中 局 放 电磁 波 的传 播 特 性 进 行 仿 真 分 析 ，重 点 研 究 了 电磁 波
当边 界 条件 ｒ ａ，电势 一 ；ｒ ｂ ，电势 — — 时 ０ 。则 沿 ｚ方 向传 播 的 电磁 场 量 为 ：
局 部放 电在 ＧＩ Ｓ中 激 励 的 电磁 波 中 不 仅 存 在 横 电 磁波 （ Ｍ） ＴＥ ，还 有 高 次 模 式 分 量 ， 即 ＴＥ和 ＴＭ 波 。 ＴＥ 波 为 非色 散 波 ，可 以 以任 何 频 率 在 同 轴 波 导 中传 Ｍ 播 。ＴＥ和 ＴＭ 波是 色 散 波 ，各 自存 在 截 止 频率 ，只 有
号 存 在 截 止 频 率 ； 电磁 波 信 号 经过 Ｌ型 分 支 的 衰减 比 经过 绝 缘 子 更 大 ； 电磁 波 信 号 经 过 Ｔ 型 分 支 垂 直
路 径 的 衰 减 比直 线路 径 的 衰 减 更 为严 重 。 关键 词 ＧＩ 局 部放 电为 ：
两 导体 间充 有 Ｓ 。 Ｆ 气体 。
Ｅ 一 Ｉ ｌ 志ｒ ＋ Ｂ Ｎ （ ｒ］ ｃｍｅｉ － Ｊ （ ） Ｂ ２ ） Ｃ…￣－ 。 ｏ ｓ
（） ４
式 中 ， － 忌ｒ 、Ｎ （ ）为 第 一 、二 类 贝塞 尔 函数 。 厂 ） （ 愚ｒ 根 据边 界 条 件 ｒ一 口和 ｒ： ｂ时 ， Ｅｚ一０可得 ：
蛋
高压 技 术
ＧＩ 部 放 电 电磁 波信 号 的传 播 特 性研 究 Ｓ局
刘君 华 ，姚 明 ，黄 成 军 ，王 辉 ，江 秀 臣
（． 海 交通 大 学 电 气 工 程 系 ，上 海 １上 ２ ０ ４ ；． 海 电 力 公 司 生 产 技 术 部 ， 上 海 ２ ０ ２ ） ０２ ０２ 上 ０ １ ２
GIS超高频局部放电典型图谱
单周期检测图谱单周期检测图谱单周期检测图谱单周期检测图谱单周期检测图谱单周期检测图谱单周期检测图谱1毛刺放电1. 1 基本特征接地体和带电体部分上的突起(毛刺放电)的特征表现为:•局部场强增加•由于电晕球的保护作用，工频耐压水平不受影响•雷电冲击电压水平会大幅度下降•毛刺如果大于 1-2 mm 就认为是有害的导体上的毛刺与壳体上的毛刺放电图谱是一样的,但导体上的毛刺位于气室中心,其产生的压力波会呈扇形在整个气室传递,在壳体外能在较广的范围内接收到信号,而壳体上的毛刺信号较集中,在放电处信号最强。
也可以根据SF6气体对高频信号的衰减特性，调整带通滤波器的上限频率，如果信号明显降低，表明是壳体上的毛刺放电，如果信号变化不大，表明是导体上的毛刺放电。
一般导体上的毛刺放电更具危险性。
1.2 典型图谱毛刺放电的典型图谱如下:毛刺放电故障连续模式下有效值和峰值都会增大，信号稳定，而50HZ相关性明显，100HZ 相关性较弱。
在相位模式下，一个周期内会有一簇较集中的信号聚集点。
1.3经验判据根据现有经验，毛刺一般在壳体上，但导体上的毛刺更危险。
如果毛刺放电发生在母线壳体上，信号的峰值Vpeak < 2mV, 认为不是很危险，可继续运行。
如果毛刺放电发生在导体上，信号的峰值Vpeak > 3 mV, 建议停电处理或密切监测。
对于不同的电压等级，如110KV/220KV, 可参照上述标准执行。
对于330KV/500KV/750KV，由于母线筒直径大，信号有衰减，并且设备重要性提高，应更严格要求，建议标准提高一些。
其它气室，如开关气室，由于内部结构更复杂，绝缘间距相对短，应更严格要求，建议标准提高一些。
在耐压过程中发现毛刺放电现象，即使低于标准值，也应进行处理，使缺陷消灭在初始阶段。
注意：只要信号高于背景值，都是有害的，应根据工况酌情处理。
2 自由颗粒2.1 基本特征自由颗粒,其表现特征为:•雷电冲击电压影响很小•工频耐压会有很大的降低•超声传感器接收到典型的机械撞击信号•飞入高场强区非常危险•信号表征不重复，随机性强2.2 典型图谱颗粒故障的连续模式图谱中，有效值和峰值会很大，往往达几百上千毫伏，其信号不稳定，表现为周期性的波动，而100HZ和50HZ相关性没有。
第3章特高频局部放电检测技术
第3章特高频局部放电检测技术第三章特高频局部放电检测技术目录第1节特高频局放检测技术概述 (3)1.1 发展历程 (3)1.2 技术特点 (5)1.2.1 技术优势 (5)1.2.2 局限性 (6)1.2.3 适用范围 (7)1.2.4 技术难点 (7)1.3 应用情况 (9)1.3.1 国外应用情况 (9)1.3.2 国内应用情况 (10)第2节特高频局放检测技术基本原理 (11)2.1 特高频局放电磁波信号基本知识 (11)2.1 GIS内部电磁波的传播特性 (11)2.3 特高频局放检测技术基本原理 (13)2.3 特高频局放检测装置组成及原理 (14)第3节特高频局放检测及诊断方法 (18)3.1 检测方法 (18)3.1.1 操作流程 (18)3.1.2 注意事项 (20)3.2 诊断方法 (21)3.2.1 诊断流程 (21)3.2.2 现场常见干扰及排除方法 (22)3.2.3 放电缺陷类型识别与诊断 (25)3.2.4 放电源定位 (28)3.2.5 局部放电严重程度判定 (29)第4节典型案例分析 (30)4.1 220kV GIS盆式绝缘子内部气隙缺陷检测 (30)4.2 110kV电缆-GIS终端绝缘内部气隙缺陷检测 (32)4.3 220kV GIS内部刀闸放电缺陷检测 (37)参考文献 (43)第1节特高频局放检测技术概述1.1 发展历程电力设备内发生局部放电时的电流脉冲（上升沿为ns级）能在内部激励频率高达数GHz的电磁波，特高频（Ultra High Frequency，UHF）局部放电检测技术就是通过检测这种电磁波信号实现局部放电检测的目的。
特高频法检测频段高（通常为300M～3000MHz），具有抗干扰能力强、检测灵敏度高等优点，可用于电力设备局部放电类缺陷的检测、定位和故障类型识别[1]。
特高频法过去曾被称为“超高频法”。
但是按照中华人民共和国无线电频率划分规定，300MHz~3000MHz频带划分为特高频，因此该检测方法的正式名称为特高频法。
GIS局部放电检测方法及原理
GIS局部放电检测方法及原理局部放电（Partial Discharge，PD）是指在绝缘材料内部或表面的缺陷处产生的电气放电现象。
对于高压设备来说，局部放电是一种常见的故障现象，它会导致设备的绝缘性能下降，甚至引起设备的损坏和故障。
因此，准确地检测和定位局部放电对于高压设备的正常运行和维护至关重要。
GIS（Gas Insulated Switchgear）是一种常用于高压电力系统中的绝缘开关设备，它采用SF6（六氟化硫）气体作为绝缘介质。
局部放电检测对于GIS设备尤为重要，因为SF6气体中的水分和杂质会导致局部放电的发生和发展。
局部放电检测方法主要可以分为以下几种：1.电流法：通过测量设备中的电流来检测局部放电。
当局部放电发生时，会产生很小的电流信号，可以通过高灵敏度的电流传感器进行检测。
电流法检测的优点是简单、直接，可以实现在线监测，但其对放电的定位能力有限。
2.光纤法：利用光纤传感器对局部放电进行检测。
光纤传感器可以将放电信号转化为光信号，通过光纤传输到检测系统进行分析。
光纤法的优点是高灵敏度、抗干扰能力强，且可以实现多点监测和远程监控。
3.超声法：通过检测局部放电产生的超声波信号来确定放电源的位置。
超声波可以通过绝缘材料传播，当局部放电发生时，会产生高频的超声波信号。
超声法的优点是对放电的定位能力强，可以准确地确定放电源所在的位置。
4.热像法：通过红外热像仪对设备进行检测，通过测量设备表面的温度分布来判断是否存在局部放电。
局部放电会产生热量，导致设备表面温度的升高，可以通过热像法进行检测。
热像法的优点是对设备进行非接触式检测，可以实现远程遥测和实时监测。
局部放电检测的原理主要包括以下几个方面：1.电场效应：局部放电的发生和发展会引起绝缘材料内部或表面电场的变化。
通过对电场分布和变化进行监测和分析，可以检测到局部放电的存在。
2.微波效应：局部放电会产生高频的电磁波信号，可以通过检测和分析这些信号来判断放电源的位置和强度。
局部放电电磁波在GIS中的衰减特性
（3）
式中，I0 为脉冲电流的幅值；t0 为延迟时间常数；σ 为衰减时间常数。
设脉冲电流幅值为 10mA，σ =0.17ns，t0=0.9ns， 脉冲电流波形如图 3 所示。其中脉冲上升时间 tr 为 0.28ns，下降时间 tf 为 0.28ns，脉宽 tw 为 0.73ns。
向位置布置（探针阻抗为 50Ω，有效高度为 10mm）。 3.2 仿真结果分析
2010 年 8 月 第 25 卷第 8 期
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.25 No. 8 Aug. 2010
局部放电电磁波在 GIS 中的衰减特性
刘君华 1 徐敏骅 2 黄成军 1 郭灿新 1 姚林朋 1 江秀臣 1
Keywords ： Gas insulated switchgear, partial discharge, electromagnetic wave, amplitude attenuation, energy attenuation
1 引言
气体绝缘开关设备（ Gas Insulated Switchgear,
54
电工技术学报
2010 年 8 月
流，放电通道长度为 10mm。在同轴腔内壁ϕ =0°与 ϕ =90°处以 25cm 间隔分别布置探针 1～8。
图 2 同轴波导仿真模型 Fig.2 Coaxial waveguide simulation model
采用如下高斯函数模拟局放电流脉冲[13]。
i(t) = I0e−(t−t0 )2 / 2σ 2
关键词：气体绝缘开关设备 局部放电 电磁波 幅值衰减 能量衰减 中图分类号：TM83
GIS组合电器耐压试验中局部放电故障分析
GIS组合电器耐压试验中局部放电故障分析发表时间：2016-10-12T14:49:52.533Z 来源：《电力设备》2016年第14期作者：杨海东孙云峰[导读] GIS 组合电器的现场局部放电试验也越来越受到重视。
（山东泰开高压开关有限公司山东泰安 271000）摘要：GIS 组合电器的现场局部放电试验也越来越受到重视。
本文首先对GIS 组合电器耐压试验做了说明，然后列举了GIS 组合电器耐压试验，最后详细阐述了GIS组合电器耐压试验中局部放电故障原因及特征。
关键词：GIS组合电器；耐压试验；局部放电；自由金属颗粒一、GIS 组合电器耐压试验GIS 组合电器耐压及局部放电检测试验系统由控制台、自耦调压器、滤波器、并联补偿电抗器、电压器试验变压器以及快速保护装置等组成。
系统与待试验的 GIS 组合电器用连接筒联结。
其试验连接图如图1所示。
图1 GIS 组合电器耐压试验连接图系统额定输入采用380V/50 Hz的工频交流电，经过调压器变为 0～380 V 的可调电压送入滤波器滤波，再被送入试验变压器的低压端，控制台经过对采集到的数据进行处理后发升压指令对试验变压器升压至 110 k V（按试验需求确定电压值，最高可升至 600 k V）。
试验变压器低压侧并联电抗器降低对电网侧的无功需求。
快速保护装置用于系统在出现放电、过压等情况时保护整个试验系统。
局部放电测试仪的定位是利用高频电磁波信号在传播过程中的衰减，比较各个传感器所检测到的信号的大小，信号最大的传感器位置即为靠近放电源的位置。
试验要求高压引线应尽可能短，引线表面毛无刺并保证试验接线牢固可靠，不可将高压输出线接到均压环上，非升压相接地应可靠，避免接地不良产生悬浮电位放电等等。
二、GIS组合电器故障的检测方法目前，有关局部放电检测的方法有：电测法、非电测法。
电测法又包括：超声波检测方法、脉冲电流检测方法(ERA)、高频检测方法(HF)、甚高频检测方法(VHF)、超高频检测方法(UHF)。
GIS设备局部放电图谱噪声抑制方法
GIS设备局部放电图谱噪声抑制方法于虹【摘要】针对GIS设备典型缺陷的局部放电图谱主要受白噪声干扰的问题,提出一种空域修正阈值的小波去噪方法.首先对小波变换的各种去噪算法进行了比较分析,由于小波去噪中的阈值算法存在着固有缺陷的使去噪效果并不十分理想,也不够稳定,然后本文提出将小波阈值算法与空域相关算法有机结合,同时给出一种新的阈值选择方法,对信号进行联合去噪.实验结果表明,本文提出的方法与传统方法具有明显优势,不但能在较强干扰情况下有效地将PD信号提取出来,且去噪后能量损失小,反映原始信号的特征尖峰点得到了较好的保留,波形峰值下降比较小.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2014(042)003【总页数】4页(P1-4)【关键词】GIS设备;局部放电;图谱;去噪【作者】于虹【作者单位】云南电网公司电力研究院,昆明650217【正文语种】中文【中图分类】TM8随着我国经济的高速稳定发展,电力需求快速增长。
大容量的电力系统的安全稳定运行和供电可靠性是一个不容忽视的问题。
在联网的情况下,系统一旦发生故障,将造成大面积的停电,其维修费用和造成的经济损失都是无法估量的,因此电网的安全运行就显得格外重要。
气体绝缘开关设备GIS以其可靠性高、占地面积小等优点,在电力系统中得到广泛的应用。
GIS设备的正常运行是确保电力系统安全稳定运行的重要因素,而GIS结构复杂、造价高、缺陷难以发现,故障发生后修复时间长。
对于存在缺陷的GIS设备,在一定的条件下,会产生相应的放电图谱,放电图谱主要反映出放电点相对于试验工频电源的相位特征,经过多个周期的循环,获得放电点的相位统计特性。
不同的图谱对应了不同的放电故障类型,利用图谱可以区分出不同的放电类型。
但这些图谱无法直观的给出GIS内部缺陷的具体形态等信息。
同时,现市场上各种厂商的局部放电检测仪所提供的图谱缺陷识别仅能对设备内部单一缺陷的典型特征图谱进行识别。
而在生产实际中,往往会采集到特征不明显的图谱,这些设备就无能为力了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的入射电场和天线本身的响应性能有关。为研究电
磁波在同轴波导中的衰减特性，减少天线响应性能
对研究结果的影响，须使设置的探针响应与频率无
关，因此其长度在整个频谱内满足[14]：
l λ/2
（4）
式中，λ 为频谱内最小波长。
探针的输出电压为
v(ω) = he (ω)E(ω)
GIS 中最简单的结构就是直筒部分，它是一段 典型的同轴结构。采用 FDTD 计算程序进行仿真分 析，为使仿真结果具有实际指导意义，以国内 220kV GIS 尺寸进行建模[12 ]，如图 2 所示，其内导体外半 径为 a=4.5cm，外壳内半径为 b=19cm，外半径为 21cm，导体材料都为铝。腔体总长为 L=3m，两端 设为吸收边界。局放源位于腔内距离左边端口 0.5m 的外导体处，为一个沿 GIS 腔体径向分布的放电电
（5）
式中，he(ω)为天线的有效高度；E(ω)为天线入射场
强；ω 为角频率。
探针耦合的电磁波能量为
∫ e(t) = 1 v(t)2 dt ZL
（6）
式中，ZL 为天线的阻抗；v(t)为天线输出电压波形。
本文从电磁波传播理论出发，采用时域有限差 分（Finite Difference Time Domain, FDTD）法建立 GIS 中各种部件（直筒、绝缘子、L 分支、T 分支 等）仿真模型，深入研究了电磁波信号在 GIS 中不 同部件传播时幅值、能量等参数的变化特性及其原 因，并通过对局部放电电磁波信号经过绝缘子前后 变化特性的试验研究验证了仿真分析的有效性，为 GIS 中 UHF 法的有效标定打下基础。
2. Shanghai Extra High Voltage Power Transmission Company Shanghai 200062 China)
Abstract Ultra-high frequency (UHF) electromagnetic waves (EM-waves) excited by partial discharge (PD) in gas insulated switchgear (GIS) can hardly be applied effectively to evaluate the PD source signal level as the EM-waves are affected by the GIS structure. For studying the influence of GIS structure on the EM-wave signals, the attenuation characteristics of EM-waves in different parts of GIS are investigated by using FDTD method in this paper and the spacer attenuation characteristic in actual GIS is studied with UHF sensors. The simulation results show that EM-wave signal amplitude will decrease a lot as the disperse effect of high order modes in coaxial waveguide, but the energy propagation is hardly affected. The EM-wave attenuation of the insulator which is near PD source is more serious than other insulators. EM-wave amplitude and energy both attenuate a lot when it pass L branch, but TEM mode attenuates a little. The attenuation of EM-wave in plumb way is more serious than straight way when signals propagate through the T branch.
波导内电磁波能量以群速传播，各模波相应的 群速为
ugmn = up
1
−
⎛ ⎜
⎝
fcmn f
⎞ ⎟ ⎠
（2）
式中， up 为电磁波的相速， up = 1/ µε 。 由式（2）可知，在同轴波导中，TEM 波传播
速度为相速，即光速，与频率无关。而高次模波传 播速度与频率有关，对于某一高次模波，即截止频 率相同时，电磁波频率 f 越高，传播速度越快。因 此，高次模波在同轴波导中传播时存在色散效应。
（1. 上海交通大学电子信息与电气工程学院 上海 200240 2. 上海超高压输变电公司 上海 200062）
摘要 局部放电电磁波信号在气体绝缘开关设备（GIS）中传播时受 GIS 结构影响而产生衰 减变化，使得难以从超高频（UHF）检测信号实现对局部放电源信号的有效评估。为分析 GIS 不 同结构部件对电磁波信号的影响，本文采用时域有限差分（FDTD）法对 GIS 中局部放电电磁波 的衰减特性进行建模分析，研究了电磁波信号在 GIS 中不同部件传播时幅值、能量等参数的变化 特性。对局部放电电磁波信号经过绝缘子前后的变化进行试验研究，验证了仿真分析的有效性。 研究结果表明，电磁波信号在同轴波导中传播时信号能量衰减很小，但是由于高次模波的色散效 应使得信号幅值发生较大程度的减弱；邻近局部放电源的绝缘子对于电磁波信号的衰减作用比其 他绝缘子更大；经过 L 分支的电磁波信号能量衰减和幅值降低程度均较大，但其横电磁波(TEM) 分量衰减很小；电磁波经过 T 分支的垂直部分比直线部分衰减更为严重。
54
电工技术学报
2010 年 8 月
流，放电通道长度为 10mm。在同轴腔内壁ϕ =0°与 ϕ =90°处以 25cm 间隔分别布置探针 1～8。
图 2 同轴波导仿真模型 Fig.2 Coaxial waveguide simulation model
采用如下高斯函数模拟局放电流脉冲[13]。
i(t) = I0e−(t−t0 )2 / 2σ 2
Keywords ： Gas insulated switchgear, partial discharge, electromagnetic wave, amplitude attenuation, energy attenuation
1 引言
气体绝缘开关设备（ Gas Insulated Switchgear,
为研究电磁波信号在同轴波导中传播的变化特 性，取ϕ =90°处的探针 1 和探针 8（距离 1.75m） 的信号进行分析。两探针测得的电场及其 400MHz 低通滤波后（只存在 TEM 波）的信号如图 4 所示。
（a）探针 1（ϕ =90°）
图 3 局放电流波形
Fig.3 Partial discharge current pulse
传播。TE 和 TM 波是色散波，各自存在截止频率，
只有当电磁波频率高于其截止频率时才能在同轴波
导中传播。各高次模波的截止频率 fcmn 取决于同轴 波导的尺寸和传输媒质，分别为[11]
fcmm
=
kmn 2磁导率；ε 为媒质的介电常数；kmn 为各高次模对应的截止波数，与波导尺寸有关。
2 同轴波导中电磁波特性
根据 GIS 的结构，可将 GIS 近似为两根同轴导
体构成的波导系统，如图 1 所示。其内导体为母线，
外半径为 a。外导体为外壳，其内半径为 b。由电磁
波理论可知，在同轴波导中除了可以传输横电磁波
（TEM）外，还可以传播高次模波（TE 和 TM 波）。
TEM 波为非色散波，可以以任何频率在同轴波导中
2010 年 8 月 第 25 卷第 8 期
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.25 No. 8 Aug. 2010
局部放电电磁波在 GIS 中的衰减特性
刘君华 1 徐敏骅 2 黄成军 1 郭灿新 1 姚林朋 1 江秀臣 1
图 1 同轴波导系统
Fig.1 Coaxial wave-guide system
同轴波导中截止频率最低的高次摸为 TE11 波， 其截止频率 fcTE11 ≈ 1 ⎡⎣π µε (a + b)⎤⎦ 。以国产 GIS 为 例，如 220kV 和 330kVGIS 的 a=4.5cm，b=19cm[12]， 则 fcTE11 为 406.4MHz。
（3）
式中，I0 为脉冲电流的幅值；t0 为延迟时间常数；σ 为衰减时间常数。
设脉冲电流幅值为 10mA，σ =0.17ns，t0=0.9ns， 脉冲电流波形如图 3 所示。其中脉冲上升时间 tr 为 0.28ns，下降时间 tf 为 0.28ns，脉宽 tw 为 0.73ns。
向位置布置（探针阻抗为 50Ω，有效高度为 10mm）。 3.2 仿真结果分析
收稿日期 2009-01-14 改稿日期 2009-05-05
GIS）中局部放电（以下简称局放）的单个脉冲持 续时间很短（上升时间＜1ns），其在 GIS 腔体内激 励频率高于 1GHz 的电磁波[1]。超高频（Ultra High Frequency, UHF）法通过检测 GIS 中局放时产生的 超高频电磁波信号，有效地避开了现场的电晕等干
3 电磁波在同轴波导中的衰减特性
由电磁场理论可知，天线接收的电磁波能量是 衡量电磁波传播衰减的一个重要指标。而信号的幅 值是信号检测系统中评估信号的最直接也是最重要 的参量，在背景噪声一定时，它决定了检测系统的 灵敏度。因此，为研究局放电磁波在 GIS 中的传播 衰减特性，下面对电磁波在同轴波导中（GIS 直筒 部分）的传播过程中的电场幅值与能量的变化特性 进行仿真分析。 3.1 仿真模型