基于特征光譜的GIS尖端放電特性研究

王增彬, 陳義龍，孫帥，王流火，吳吉，李興旺，呂鴻，盧啟付

(1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080；2. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510060)

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(gas-insulated metal-enclosed switchgear，GIS)體積小、輸送容量大、維護(hù)周期長(zhǎng)，是電力系統(tǒng)中的核心變電裝備之一[1]。因內(nèi)部的絕緣缺陷導(dǎo)致GIS故障發(fā)生之前，一般均會(huì)產(chǎn)生局部放電，實(shí)現(xiàn)GIS局部放電的準(zhǔn)確檢測(cè)和有效診斷是及時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS絕緣缺陷、預(yù)防GIS故障的重要保障。因此，GIS局部放電帶電檢測(cè)及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)[2-5]。

GIS局部放電檢測(cè)技術(shù)的2個(gè)核心問題是如何準(zhǔn)確檢測(cè)到局部放電信號(hào)以及如何準(zhǔn)確判斷局部放電的性質(zhì)。經(jīng)過長(zhǎng)期研究，準(zhǔn)確檢測(cè)到局部放電信號(hào)的問題已經(jīng)基本得到解決，采用超聲波法、特高頻法、脈沖電流法、SF6氣體分解物檢測(cè)法等方法檢測(cè)GIS內(nèi)部的微小局部放電信號(hào)均已有大量技術(shù)研究[6-12]，并在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用;但是，針對(duì)準(zhǔn)確判斷局部放電性質(zhì)的問題，目前仍然沒有得到圓滿解決。GIS局部放電的診斷即判斷局部放電的種類、位置、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)等，相關(guān)研究均是基于目前采用較為廣泛的測(cè)試技術(shù)，包括超聲波法、特高頻法、SF6氣體分解物檢測(cè)法等。

超聲波法可實(shí)現(xiàn)對(duì)部分局部放電種類(如沿面放電、顆粒放電)的有效檢測(cè)和判斷[11-12]。由于超聲信號(hào)衰減大，通過幅值比較的方法可實(shí)現(xiàn)局部放電位置的初步判斷，但由于采樣頻率低，局部放電可提取的特征參量少，因此在局部放電放電診斷中應(yīng)用較少。

特高頻檢測(cè)法采樣頻率高，特征參量信息充足，對(duì)常見局部放電類型(尖端放電、懸浮放電、沿面放電、空穴放電、自由金屬顆粒放電等)均有較好的檢測(cè)靈敏度[5,8]。特高頻信號(hào)頻率高，在GIS中衰減相對(duì)較小，可以通過時(shí)差比較方法實(shí)現(xiàn)局部放電位置的定位；但該方法受到變電站電磁環(huán)境影響巨大，特別在GIS外殼電位不穩(wěn)定的場(chǎng)合下局部放電檢測(cè)和定位均十分困難。特高頻方法的局部放電診斷均是基于特高頻信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征而開展的，雖然已經(jīng)有大量研究見諸報(bào)道[5,10]，但是除可對(duì)放電類型做出較為準(zhǔn)確的判斷外，對(duì)局部放電的發(fā)展程度、趨勢(shì)的表征尚未形成定論，目前也沒有具備相關(guān)功能的設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

SF6氣體分解物檢測(cè)法完美克服了特高頻方法對(duì)電磁環(huán)境的依賴性，但對(duì)放電類型的判斷僅限于是否屬于絕緣材料相關(guān)放電，對(duì)局部放電位置的判斷僅限于某個(gè)GIS氣室[6-7]。同時(shí)，受到氣室內(nèi)氣體擴(kuò)散、吸附劑吸收、取氣孔狹長(zhǎng)等因素的影響，對(duì)局部放電分解物的檢測(cè)具有很大的滯后性，甚至可能檢測(cè)不到分解物，從而給局部放電的檢測(cè)和診斷帶來很大困難。

綜上所述，目前尚沒有成熟有效的方法從復(fù)雜的放電發(fā)展過程中提取出可以有效表征局部放電的不同放電階段和不同危險(xiǎn)等級(jí)的特征參量，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電發(fā)展趨勢(shì)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)仍然十分困難，亟需采用新的研究方法尋找不同局部放電發(fā)展階段的特征參量，為局部放電的趨勢(shì)診斷奠定基礎(chǔ)。

局部放電的發(fā)生均伴隨著光子的產(chǎn)生，對(duì)于敞開式的電力裝備紫外光檢測(cè)已經(jīng)成為判斷其是否存在放電的重要手段，并在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用；但是，對(duì)于GIS等全封閉式電氣設(shè)備，用光學(xué)方法進(jìn)行局部放電的檢測(cè)和診斷基本未見報(bào)道。作者及其科研團(tuán)隊(duì)率先提出了GIS局部放電的光學(xué)特征研究方法，并開展了大量工作，曾利用數(shù)值圖像處理技術(shù)提出了基于灰度、方差和變異系數(shù)的介質(zhì)阻擋放電評(píng)價(jià)指標(biāo)[13-14]及電暈長(zhǎng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)[15]，并利用可見光圖像的灰度圖分析了沿面放電的光學(xué)圖像特征[16]。

尖端放電是GIS中一種常見的放電現(xiàn)象，通常的研究集中在電信號(hào)、電磁波和超聲波，而未見有關(guān)光學(xué)信號(hào)方面的研究，也沒有利用局部放電信號(hào)對(duì)金屬尖端材質(zhì)進(jìn)行判斷的技術(shù)方法，因此無法滿足對(duì)尖端缺陷位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的需求。

本文在上述局部放電光學(xué)特征研究基礎(chǔ)上，研究了SF6內(nèi)不同電極材料下尖端放電的光譜特征，分析了放電發(fā)展過程中的光譜變化規(guī)律，提出了表征尖端放電發(fā)展程度的特征參量。

1 試驗(yàn)裝置與方法

本文所采用的尖端放電試驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)電路示意圖Fig.1 Schematic diagram of test circuit

圖1采用針-板結(jié)構(gòu)構(gòu)成放電主體，試驗(yàn)腔室中充SF6氣體，氣體壓力為0.5 MPa(絕對(duì)壓力)，金屬尖端曲率半徑約為75 μm，尖板距離為2 mm。采用Maya 2000Pro型光譜儀(波長(zhǎng)最小分辨率為0.45 nm ，電荷耦合元件型號(hào)S10420)測(cè)試放電光譜，采用透鏡組聚集放電區(qū)域光強(qiáng)，將放電區(qū)域置于透鏡焦點(diǎn)，測(cè)試探頭置于另一透鏡焦點(diǎn)，2個(gè)透鏡焦距均為30 cm。試驗(yàn)裝置及測(cè)試探頭均置于暗室中，以防止外部環(huán)境對(duì)結(jié)果的影響。光纖探頭一端接入光譜儀入射狹縫，放電發(fā)出的光由透鏡組成像于光纖耦合入口區(qū)，光纖將信號(hào)傳輸?shù)焦庾V儀中，由電荷耦合元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)顯示出來。試驗(yàn)以光譜儀能檢測(cè)出明顯的放電光信號(hào)且信號(hào)信噪比大于2為起始電壓記錄點(diǎn)，待放電穩(wěn)定后連續(xù)記錄10組數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)中針電極可采用不銹鋼、鎢鋼、銅(黃銅，下同)、鋁、石墨等5種材質(zhì)，用以模擬GIS中可能出現(xiàn)的不同部位的尖端放電情況，平板電極采用不銹鋼材質(zhì)，其表面進(jìn)行拋光處理，周圍進(jìn)行倒圓角加工。

2 放電特性光譜研究

在施加8 kV電壓下，分別測(cè)試了不銹鋼、鎢鋼、銅、鋁、石墨等5種不同材質(zhì)尖端放電光譜，用以分析不同材質(zhì)尖端放電的特征波長(zhǎng)。

2.1 不銹鋼尖電極

測(cè)試出不銹鋼針電極在SF6氣體中電暈放電的發(fā)射光譜如圖2所示，由圖2可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)射光譜集中在300～400 nm之間。

圖2 不銹鋼電極的放電發(fā)射光譜Fig.2 Discharge emission spectra of stainless steel electrode

對(duì)不銹鋼針電極在同一電壓下10組電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)出光譜中強(qiáng)度最大的幾個(gè)峰的中心波長(zhǎng)值，整理得出不銹鋼針在SF6氣體中電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)，共計(jì)10個(gè)。查閱物理化學(xué)手冊(cè)(CRC Handbook of Chemistry and Physics 84th)及Wavelengths and Transition Probabilities for Atoms and Atomic Ions(NSRDS-NBS-68)，可找出最接近標(biāo)準(zhǔn)里給出的對(duì)應(yīng)元素(誤差≤±0.45 nm)，見表 1。

表1 不銹鋼尖端放電特征波長(zhǎng)
Tab.1 Characteristic wavelengths of stainless steel tip discharge

序號(hào)實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm1296.60296.68(FeI)2308.05308.07(NiI)3315.07314.99(WII)4336.25336.23(OII)5353.24352.98(FeI)6356.45356.54(FeI)7374.75374.95(OII)8379.32379.43(FeI)9398.48398.40(FeI)10404.85404.87(MnI)

注：FeI為鐵元素一；NiI為鎳元素一；WII為鎢元素二；OII為氧元素二；MnI為錳元素一，其他表中所示元素依次類推。

2.2 鎢鋼針電極

測(cè)試出鎢鋼針電極在SF6氣體中電暈放電的發(fā)射光譜如圖 3所示，發(fā)射光譜集中在300～400 nm之間。

圖3 鎢鋼電極放電發(fā)射光譜Fig.3 Emission spectra of tungsten electrode

對(duì)鎢鋼針電極在同一電壓下10組電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)出光譜中強(qiáng)度最大的幾個(gè)峰的中心波長(zhǎng)值，整理得出鎢鋼針在SF6氣體中電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)，共計(jì)11個(gè)。查閱物理化學(xué)手冊(cè)，可找出最接近標(biāo)準(zhǔn)里給出的對(duì)應(yīng)元素(誤差≤±0.45 nm)，見表 2。

表2 鎢鋼尖端放電特征波長(zhǎng)
Tab.2 Characteristic wavelengths of tungsten tip discharge

序號(hào)實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm1308.61308.49(WI)2313.23313.28(OIII)3314.61314.99(WII)4336.25336.23(OII)5351.40351.50(NiI)6354.61354.52(WI)7356.90356.54(FeI)8374.75374.95(OII)9377.95378.35(NiI)10379.32379.43(FeI)11398.48398.40(FeI)

2.3 銅針電極

測(cè)試出銅針電極在SF6氣體中電暈放電的發(fā)射光譜如圖4所示，最大特征譜出現(xiàn)在350 nm左右。

圖4 銅電極放電發(fā)射光譜Fig.4 Discharge emission spectra of copper electrode

對(duì)銅針電極在同一電壓下10組電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)出光譜中強(qiáng)度最大的幾個(gè)峰的中心波長(zhǎng)值，整理得出銅針在SF6氣體中電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)，共計(jì)8個(gè)。查閱物理化學(xué)手冊(cè)，可找出最接近標(biāo)準(zhǔn)里給出的對(duì)應(yīng)元素(誤差≤±0.45 nm)，見表 3。

表3 銅尖端放電特征波長(zhǎng)
Tab.3 Characteristic wavelengths of copper tip discharge

序號(hào)實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm1314.61314.99(WII)2335.79335.44(WI)3352.78352.63(FeI)4356.45356.54(FeI)5374.30374.17(WI)6379.32379.43(FeI)7398.02398.40(FeI)8405.30404.87(MnI)

2.4 鋁針電極

圖 5為鋁針電極在SF6氣體中電暈放電發(fā)射光譜，在315 nm左右處特征波長(zhǎng)強(qiáng)度明顯大于上述3種材質(zhì)的電極材料，但主要特征波長(zhǎng)的分布范圍與上述3種電極材料一致，均為300～400 nm。

圖5 鋁電極放電發(fā)射光譜Fig.5 Discharge emission spectra of aluminum electrode

對(duì)鋁針電極在同一電壓下10組電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)出光譜中強(qiáng)度最大的幾個(gè)峰的中心波長(zhǎng)值，整理得出銅針在SF6氣體中電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)，共計(jì)9個(gè)。查閱物理化學(xué)手冊(cè)，可找出最接近標(biāo)準(zhǔn)里給出的對(duì)應(yīng)元素(誤差≤±0.45 nm)，見表 4。

表4 鋁尖端放電特征波長(zhǎng)
Tab.4 Characteristic wavelengths of aluminum tip discharge

序號(hào)實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm1315.07314.99(WII)2336.25336.23(OII)3352.32352.46(NiI)4353.24352.98(FeI)5356.45356.54(FeI)6374.75374.95(OII)7379.32379.43(FeI)8398.02398.40(FeI)9404.85404.87(MnI)

2.5 石墨針電極

圖6為石墨針電極在SF6氣體中電暈放電發(fā)射光譜，在315 nm左右處特征波長(zhǎng)強(qiáng)度與鋁針電極的相當(dāng)，但此處出現(xiàn)了2個(gè)相鄰的特征波長(zhǎng)，其主要特征波長(zhǎng)同樣集中在300～400 nm。

圖6 石墨電極放電發(fā)射光譜Fig.6 Discharge emission spectra of graphite electrode

對(duì)石墨針電極在同一電壓下10組電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)出光譜中強(qiáng)度最大的幾個(gè)峰的中心波長(zhǎng)值，整理得出石墨針在SF6氣體中電暈放電光譜的特征波長(zhǎng)，共計(jì)9個(gè)。查閱物理化學(xué)手冊(cè)，可找出最接近標(biāo)準(zhǔn)里給出的對(duì)應(yīng)元素(誤差≤±0.45 nm)，見表 5。

表5 石墨尖端放電特征波長(zhǎng)
Tab.5 Characteristic wavelength of graphite tip discharge

序號(hào)實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm1313.23313.28(OIII)2314.15314.14(WI)3335.79335.44(WI)4353.24352.98(FeI)5356.90356.54(FeI)6374.75374.95(OII)7379.32379.43(FeI)8398.48398.40(FeI)9405.30404.87(MnI)

2.6 基于特征波長(zhǎng)的金屬尖端材質(zhì)分析

處于一定強(qiáng)度值電場(chǎng)中的金屬尖刺會(huì)發(fā)生局部放電，進(jìn)而產(chǎn)生等離子區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的大量粒子通過碰撞進(jìn)行能量交換，部分粒子在能量的交換過程會(huì)被激發(fā)；但是，激發(fā)態(tài)的粒子壽命一般只有10-8s，因而隨即會(huì)發(fā)生能級(jí)躍遷，大量光子便在躍遷過程中產(chǎn)生。由于粒子的激發(fā)態(tài)是不連續(xù)的固定能量狀態(tài)，因此產(chǎn)生的光子具有固有的能量特征，即表現(xiàn)為該元素的特征放電光子波長(zhǎng)。這些含有各個(gè)元素特征波長(zhǎng)信息的光子通過光纖進(jìn)入光譜儀入口，經(jīng)過光譜儀內(nèi)部光柵分光后成為按照波長(zhǎng)長(zhǎng)度大小分布的光譜。

表6為不同材料電極尖端放電特征波長(zhǎng)對(duì)比，可見特征波長(zhǎng)主要對(duì)應(yīng)鐵、鎢、鎳、錳、氧等元素，其中鐵、鎢、鎳、錳的大量出現(xiàn)是由平板不銹鋼電極的采用引起的，而氧元素則主要是由于SF6氣體中的氧氣雜質(zhì)引起的，氧氣電離的能量遠(yuǎn)低于SF6，因此在局部放電不太嚴(yán)重時(shí)，氧元素的電離特征比SF6明顯得多。

表6 不同材料電極尖端放電特征波長(zhǎng)對(duì)比
Tab.6 Comparison of characteristic wavelengths of discharge of different material tip electrodes

不同材料電極下實(shí)測(cè)特征波長(zhǎng)/nm不銹鋼鎢鋼銅鋁石墨元素標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)/nm296.60296.68(FeI)308.05308.07(NiI)308.61308.49(WI)313.23313.23313.28(OIII)314.15314.14(WI)315.07314.61314.61315.07314.99(WII)335.79335.79335.44(WI)336.25336.25336.25336.23(OII)351.40351.50(NiI)352.32352.46(NiI)352.78352.63(FeI353.24353.24353.24352.98(FeI)354.61354.52(WI)356.45356.90356.45356.45356.90356.54(FeI)374.30374.17(WI)374.75374.75374.75374.75374.95(OII)377.95378.35(NiI)379.32379.32379.32379.32379.32379.43(FeI)398.48398.48398.02398.02398.48398.40(FeI)404.85405.30404.85405.30404.87(MnI)

由于本文采用的平板電極為不銹鋼，同時(shí)不銹鋼、鎢鋼、銅、鋁中均含有鐵元素，所以如356.90 nm〔FeI(356.54 nm)〕、379.32 nm〔FeI(379.43 nm)〕及398.48 nm〔FeI(398.40 nm)〕為5種材料所共有的特征波長(zhǎng)。

鐵和鎳是不銹鋼尖端的主要成分，296.60 nm〔FeI(296.68 nm)〕、308.05 nm〔NiI(308.07 nm)〕為不銹鋼電極尖端放電特有的特征波長(zhǎng)，可以作為判斷是否為不銹鋼材質(zhì)部位放電的依據(jù)。

鎢是鎢鋼尖端的主要成分，308.61 nm〔WI(308.49 nm)〕、354.61 nm〔WI(354.52 nm)〕為鎢鋼電極尖端放電特有的特征波長(zhǎng)，可以作為判斷是否為鎢鋼材質(zhì)部位放電的依據(jù)。

黃銅中含有一定含量的鐵元素，352.78 nm〔FeI(352.63 nm)〕為銅電極尖端放電的特有特征波長(zhǎng)，可以作為判斷是否為銅材質(zhì)部位放電的依據(jù)。

鋁和石墨除表現(xiàn)出一些與以上電極相同的特征譜線外，由于鋁和石墨本身電子激發(fā)較困難，因此使平板電極中一些元素特征被凸顯出來，如：352.32 nm〔Ni(352.46 nm)〕為鋁電極尖端放電特有的特征波長(zhǎng)；314.15 nm〔WI(314.14 nm)〕為石墨電極尖端放電特有的特征波長(zhǎng)。

由于部分特有特征波長(zhǎng)存在與其相近的光譜，實(shí)際判斷中可能存在混淆，因此應(yīng)結(jié)合其他特征波長(zhǎng)進(jìn)行交叉判斷，從而保障判斷的準(zhǔn)確性。如：發(fā)現(xiàn)308.05 nm〔NiI(308.07 nm)〕波長(zhǎng)光譜時(shí)，進(jìn)一步觀察是否存在404.85 nm〔MnI(404.87 nm)〕特征波長(zhǎng)，以消除308.61 nm〔WI(308.49 nm)〕波長(zhǎng)可能帶來的干擾。

3 放電程度特征參量研究

根據(jù)SF6氣體中的尖端放電特征光譜的比較分析結(jié)果，λ1=356.54 nm、λ2=379.43 nm、λ3=398.40 nm是5種電極材料尖端放電中共有的特征波長(zhǎng)，因此，通過施加不同電壓模擬不同的放電程度，系統(tǒng)研究不同電壓下λ1、λ2及λ3強(qiáng)度的變化規(guī)律，以獲得能夠表征尖端放電發(fā)展程度的特征參量。

本文中光譜儀對(duì)λ1、λ2及λ3的量子轉(zhuǎn)換效率分別為66.4%、64%和70%。將5種電極材料下尖端放電光譜中λ1、λ2及λ3對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度進(jìn)行了平均，并按照量子轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了修正，結(jié)果見表 7。

表7 不同電壓等級(jí)下的特征波長(zhǎng)光譜強(qiáng)度
Tab.7 Spectral intensity of characteristic wavelengths under different voltages

電壓/kV波長(zhǎng)/nm強(qiáng)度均值/103強(qiáng)度折算值/1037356.54 0.4440.669379.43 0.2090.327398.40 0.8300.1198356.54 1.0131.525379.43 0.4670.730398.40 0.1850.26410.4356.54 2.2523.391379.43 1.0291.607398.40 0.3940.563

特征波長(zhǎng)光譜強(qiáng)度隨電壓強(qiáng)度變化規(guī)律如圖 7所示，可見3個(gè)特征波長(zhǎng)光譜強(qiáng)度均隨施加電壓的增加而增大，但356.54 nm特征波長(zhǎng)的光譜強(qiáng)度增大速度最快，而398.40 nm特征波長(zhǎng)的光譜強(qiáng)度增大速度最慢。

圖7 不同電壓等級(jí)下的特征波長(zhǎng)光譜強(qiáng)度Fig.7 Spectral intensity of characteristic wavelengths under different voltages

由于光譜強(qiáng)度受電極大小影響很大，因此光譜強(qiáng)度的絕對(duì)值無法作為評(píng)價(jià)放電強(qiáng)度的普適性參量。本文通過研究3個(gè)特征波長(zhǎng)的兩兩相對(duì)光發(fā)射強(qiáng)度隨電壓變化曲線，找出尖端放電嚴(yán)重程度識(shí)別的方法。

隨著施加電壓的增加，激發(fā)金屬電子的能量逐漸增大，使更多的電子進(jìn)入更高的激發(fā)態(tài)，表現(xiàn)為產(chǎn)生光子能量的增大，即特征波長(zhǎng)更小的光子含量增加。因此，以施加的電壓值為橫坐標(biāo)，分別以λ2/λ1、λ3/λ2及λ3/λ1相對(duì)光譜強(qiáng)度(光譜強(qiáng)度的比值)為縱坐標(biāo)，尖端放電在特定波長(zhǎng)下相對(duì)光譜強(qiáng)度隨電壓變化的趨勢(shì)曲線如圖 8所示?？梢姡S著電壓等級(jí)的增加，λ2/λ1、λ3/λ2及λ3/λ1相對(duì)強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)，即隨著電壓等級(jí)的增加，能量較大光子的比例逐漸增大，放電程度和相對(duì)光譜強(qiáng)度之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而通過相對(duì)光譜強(qiáng)度可以反映出放電的發(fā)展程度。

圖8 不同電壓等級(jí)下的特征波長(zhǎng)相對(duì)強(qiáng)度Fig.8 Relative intensity of characteristic wavelengths under different voltages

4 結(jié)論

本文研究了不銹鋼、鎢鋼、銅、鋁、石墨等5種不同材質(zhì)尖端放電光譜特性，發(fā)現(xiàn)了反映尖端放電金屬材質(zhì)的特征光譜，提出了尖端放電發(fā)展程度的表征參量，為尖端放電的準(zhǔn)確診斷提供了新的思路和可行路線，并得出以下結(jié)論：

a) 局部放電的光譜特征可以反映出放電的電極材料、發(fā)展程度等關(guān)鍵信息，光譜特征分析是研究局部放電的有效方法；

b) 不銹鋼、鎢鋼、銅、鋁、石墨等5種不同材質(zhì)尖端放電光譜均具有其特有的特征波長(zhǎng)，基于表6所示的特征波長(zhǎng)可以判斷發(fā)生尖端放電的金屬材質(zhì)，進(jìn)而為分析發(fā)生局部放電的具體位置提供依據(jù)；

c)λ1=356.54 nm、λ2=379.43 nm、λ3=398.40 nm是GIS內(nèi)可能存在的幾種金屬尖端放電的普適性特征波長(zhǎng)；

d)λ2/λ1、λ3/λ2及λ3/λ1相對(duì)光譜強(qiáng)度(光譜強(qiáng)度的比值)隨放電程度增加而減小，通過相對(duì)光譜強(qiáng)度數(shù)值可以表征放電的發(fā)展程度，對(duì)于判斷尖端放電嚴(yán)重程度具有重要意義。