電纜附件局放內(nèi)置傳感器與超高頻檢測的研究

1、I摘要局部放電（PartialDisge）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。深入開展對電纜附件絕緣PD的在線檢測與故障診斷研究能夠及時準(zhǔn)確地判斷電纜附件內(nèi)部絕緣狀態(tài)，對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)定運行都有著重大意義。本文從PD的超高頻（UltraHighFrequency）檢測角度出發(fā)，依據(jù)110kV高壓交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜附

2、件結(jié)構(gòu)及運行特點，結(jié)合微波與天線理論、電氣測量技術(shù)和電磁場分析理論，開展了對電纜附件PD超高頻檢測技術(shù)的研究與分析。主要研究工作內(nèi)容如下：推導(dǎo)計算多層復(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，理論分析電纜PD輻射電磁波信號在其內(nèi)傳播存在的波型場結(jié)構(gòu)及其特點，闡述了半導(dǎo)電層對其傳播的影響；利用時域有限差分法（FiniteDifferenceTimeDomain）構(gòu)建電纜及附件數(shù)值仿真模型，研究超高頻電磁波在附

3、件及本體中分布規(guī)律、衰減特性及影響其內(nèi)部PD超高頻電磁波信號檢測的各種因素。此外，通過引入電纜的半導(dǎo)電層權(quán)重比的傳輸線模型，分析計算了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，對所研制的內(nèi)置傳感器特性進(jìn)行分析。檢測表明：內(nèi)置電容傳感器特性優(yōu)異，能耦合ns級暫態(tài)脈沖信號，其有效檢測頻帶達(dá)500MHz，在實驗室

4、檢測靈敏度為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，設(shè)計了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并構(gòu)建出了PD的qn???譜圖，研究了這4種缺陷下的不同放電特征，并對上述三種