1. 引言
局部放电（Partial Discharge, PD）是高压电气设备绝缘劣化和故障的早期信号。它本质上是发生在绝缘内部的微小电火花，长期存在会导致绝缘击穿，甚至引发严重事故。对于电力工程师而言，局放检测往往涉及材料特性、放电形式、传感器灵敏度、噪声干扰以及数据解释等复杂问题。
目前，局放检测已成为高压设备（如开关柜、GIS、变压器、电缆、发电机等）的常规诊断手段。为了保证电网运行的安全性与可靠性，越来越多的研究集中在如何实现精准、实时、抗干扰的局放检测。
几类典型电力设备的故障中由绝缘问题引起的比例：
| 设备 (Equipment) | 绝缘故障比例 (%) |
| 开关柜 (Switchgear) | 95% |
| 电缆 (Underground Cable) | 89% |
| 变压器 (Transformer) | 84% |
| 发电机 (Generator) | 49% |
2. UHF技术在高压设备中的应用
特高频（Ultra High Frequency, UHF）技术是一种有效的局放检测方法，特别适用于SF₆气体绝缘开关（GIS）和电力变压器。与IEC 60270传统电气法相比，UHF方法具有在线检测、抗干扰能力强的优势。
研究表明，不同结构的UHF天线在局放检测中表现各异
- Hilbert分形天线（适合变压器）
- Moore分形天线（适合GIS）
- HFCT+UHF传感器组合（适合电缆检测）
3. 变压器中的UHF局放检测
在大型电力变压器中，UHF检测凭借高信噪比（SNR）和电磁屏蔽优势，能够有效抑制外部噪声干扰。大量实验和仿真表明：
- Hilbert分形天线尺寸小于20cm，能够嵌入变压器放油阀，且具备极高灵敏度。
- 高阶Hilbert天线带宽更宽，适合全范围PD信号采集。
- 天线小型化和宽带化设计是未来研究的重点方向。
4. GIS中的UHF局放检测
在GIS中，局放会激发0.3-3 GHz范围的电磁波，因此UHF技术特别适合在线监测。实验对比发现：
- Moore分形天线在辐射特性、VSWR、检测灵敏度上优于Hilbert天线。
- 盘式、环形电极能够检测浮动金属、尖端放电、绝缘子空洞等典型缺陷。
- Bowtie天线、偶极子天线也逐渐应用于GIS的UHF检测中。
5. 电缆中的UHF局放检测
对于电力电缆，UHF方法同样展现出优势：
- HFCT + UHF传感器组合，能够克服现场电磁干扰，实现在线诊断。
- 在电缆终端与接头位置布置UHF传感器，可以有效识别局放源。
- 数据可通过修剪均值滤波算法处理，提高局放定位的精度。
6. 结论
综上所述，UHF局放检测在变压器、GIS和电缆等高压设备中表现出显著优势：
- 高灵敏度、强抗干扰能力、适合在线监测
- Hilbert分形天线被认为是最适合变压器的UHF天线
- Moore分形天线在GIS中性能最佳
- HFCT+UHF组合在电缆诊断中效果突出
随着电网对可靠性和安全性的要求不断提高，UHF技术将在未来局放检测与智能电力运维中占据更加重要的地位。
