電纜附件局放內(nèi)置傳感器與超高頻檢測(cè)的研究.pdf

1、局部放電(Partial Discharge)是電纜附件絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式,它既是引起電纜附件絕緣劣化的主要原因之一,又是表征電纜附件絕緣狀況的主要特征量。深入開(kāi)展對(duì)電纜附件絕緣PD的在線檢測(cè)與故障診斷研究能夠及時(shí)準(zhǔn)確地判斷電纜附件內(nèi)部絕緣狀態(tài),對(duì)于防止電纜線路事故的發(fā)生,以及保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行都有著重大意義。本文從PD的超高頻(Ultra High Frequency)檢測(cè)角度出發(fā),依據(jù)110kV高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE

2、)電纜附件結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn),結(jié)合微波與天線理論、電氣測(cè)量技術(shù)和電磁場(chǎng)分析理論,開(kāi)展了對(duì)電纜附件PD超高頻檢測(cè)技術(shù)的研究與分析。主要研究工作內(nèi)容如下:推導(dǎo)計(jì)算多層復(fù)合介質(zhì)的同軸線模式特征方程,結(jié)合同軸電力電纜多層復(fù)合介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),理論分析電纜PD輻射電磁波信號(hào)在其內(nèi)傳播存在的波型場(chǎng)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),闡述了半導(dǎo)電層對(duì)其傳播的影響;利用時(shí)域有限差分法(Finite Difference Time Domain)構(gòu)建電纜及附件數(shù)值仿真模型,研究超

3、高頻電磁波在附件及本體中分布規(guī)律、衰減特性及影響其內(nèi)部PD超高頻電磁波信號(hào)檢測(cè)的各種因素。此外,通過(guò)引入電纜的半導(dǎo)電層權(quán)重比的傳輸線模型,分析計(jì)算了PD脈沖在電纜中不同距離下的衰減譜特性,為高頻PD傳感器的選頻提供理論依據(jù)。研制了適用于電纜附件PD監(jiān)測(cè)的寬頻帶內(nèi)置圓環(huán)型電容傳感器和小型化的螺旋加載短路探針天線內(nèi)置傳感器,對(duì)所研制的內(nèi)置傳感器特性進(jìn)行分析。檢測(cè)表明:內(nèi)置電容傳感器特性優(yōu)異,能耦合ns級(jí)暫態(tài)脈沖信號(hào),其有效檢測(cè)頻帶達(dá)500M

4、Hz,在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)靈敏度為4～6pC,而天線傳感器駐波比小于3的帶寬約為353MHz~380MHz,為電纜附件PD超高頻檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)110kV電纜附件典型缺陷類型的特征以及絕緣放電的形式和特點(diǎn),設(shè)計(jì)了4種典型模擬PD缺陷物理模型,利用電流傳感器、電容傳感器,天線傳感器,通過(guò)高速PD數(shù)字采集系統(tǒng)得到了這4種絕緣缺陷產(chǎn)生的PD大量樣本,獲取4種典型放電缺陷的單次放電信號(hào)并構(gòu)建出了PD的φ-q-n譜圖,研究了這4種缺陷下的不同放電特征