检测组合电器局部放电的喇叭天线及超高频校准放电量的研究

摘要

局部放电(partial discharge，简称PD)是造成绝缘劣化的主要原因之一，同时也是绝缘劣化的主要征兆和表现形式，因此对电力设备的绝缘状况检测是十分有意义的。因此，为了保证气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，简称GIS)的安全可靠运行，国内外对GIS局部放电在线监测技术开展了大量的研究，但到目前为止，建立吻合局部放电脉冲波形的数学模型和超高频(Ultra High Frequency，简称LYHF)信号的放电量标定等问题还是尚待深入研究解决的前沿课题。检测的方法较多，其中电测法主要有超高频法和脉冲电流法。同脉冲电流法相比，超高频法具有频率高，频带宽，灵敏度高等优点。但是脉冲电流法是目前国际上唯一有标准的局部放电检测方法，如果能通过超高频法检测结果与脉冲电流法检测结果的比对，与现有标准建立关联关系，对超高频法推广无疑极为有益。具体工作如下：
　　 ①设计出一种用于气体绝缘组合电器局部放电检测的外置小型准TEM喇叭天线传感器，可方便地从盆式绝缘子处接收局部放电产生的电磁泄漏信号，并能有效抑制周围空间低频电磁干扰。采用介质填充、楔形立体微带和背腔结构优化等技术手段，既可使喇叭天线小型化，又能得到优良的驻波比特性。该宽带天线在超高频频段内，有较好的检测性能，并具有多频段选择特性；
　　 ②为了研究局部放电检测中超高频法参量与脉冲电流法参量之间的关系，利用时域有限差分法(FDTD)对直线型GIS模型进行仿真，研究放电量和脉冲波形对测量信号的影响；
　　 ③建立试验局部放电的金属突出物缺陷试验平台。同时用超高频法和脉冲电流法对缺陷模型的局部放电进行测量，通过对超高频信号最值与脉冲电流法所测放电量、超高频信号重积分与放电量、超高频信号能量与放电量平方的关系探究，比较分析在不同气压的条件下局部放电测量中这三者之间的关系。检验了仿真模型和结果的正确性，同时也为基于UHF法的在线监测理论与设备研制提供参考。
　　 通过完成上述研究内容，旨在通过对UHF局部放电多阶高斯模型的仿真与超高频法关联放电量的试验研究，能够为UHF法理论研究和基于UHF法的在线监测设备的研制奠定理论及实验基础。