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变电站内众多的电气设备能够长期有效的安全运行对国民经济的稳定发展起着至关重要的作用。利用特高频法对电气设备检测时,准确判断特高频信号首波的到达时刻是提高局放检测效果的决定性因素。但特高频信号经传感系统以及复杂的辐射路径后,波形会发生严重振荡失真,使得首波读取效果减弱。因此急需开展对原始UHF信号首波特征、传感系统对首波特征以及传播路径对UHF首波影响的研究,为提高局放检测效果提供技术参考。为研究原始UHF信号首波的特征,本文首先介绍了开展研究所用的仿真软件以及试验平台;建立了自由空间模型以及领结天线仿真模型,搭建了由加压装置、试验腔体、电流脉冲及特高频信号采集回路等部分组成的试验平台。分析了电流源激励的电场首波以及影响首波的决定因素,采集了自由空间不同缺陷的原始电流脉冲,对比了仿真与实测UHF信号特征;分析了天线输入阻抗对UHF信号波形的影响;通过软件滤波分析了检测频带对UHF信号首波幅值的影响,对比了不同类型天线感应出UHF信号首波的能力。研究表明,天线输出电压是电场在天线有效长度上的积分,输出电压的首波取决于脉冲电流源的上升沿,与电流脉冲的类型关系不大;改善天线输入阻抗的电抗部分可明显改善信号首波识别度;提高滤波器上限截止频率小于减小滤波器下限截止频率对首波的增幅作用;喇叭天线输出电压的首波幅值依次大于大领结天线和小领结天线,但小领结天线的首波幅值更接近UHF波形的最大幅值。为了研究传播路径对UHF首波的影响,通过仿真与试验分析了平波电抗器绕组内、变压器油箱内、GIS腔体内,电磁波辐射过程中UHF首波的变化特点。平波电抗器水平方向传感器的UHF首波幅值大于斜向传感器信号首波幅值,大于电抗器下方传感器的首波幅值。UHF信号通过套管外侧油道向外辐射后,首波幅值衰减约44dB,应选用低频段的采集系统以获取更大的首波,传感器的布置高度应达到套管顶端。电磁波在GIS腔体内传播时,盆式绝缘子使得UHF首波幅值衰减约2.75倍,因而GIS内的缺陷检测应避开绝缘子的影响。综上所述,本文通过仿真揭示了天线输出电压首波,对比分析了自由空间中不同缺陷、不同检测频段以及不同传播路径对特高频首波的影响,同时针对不同设备,提出了不同的检测方式。