局部放电UHF电磁波信号在GIL内传播特性研究

摘要

气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal enclosed transmission line，GIL)以其广泛的适用性、优秀的电磁兼容性以及易维护、运行可靠的优点，已得到了越来越广泛的应用。但由于GIL系统模块化的结构设计，其制造与检修工艺相当精细，使得部分常规的预防方法很难有效实行，因此，GIL一旦发生局部放电故障后果相当严重。为了在故障发生时快速修复故障，工程中GIL通常配置局部放电监测系统。
　　特高频(Ultra High Frequency-UHF)局部放电检测方法具有优越的抗干扰性能与较高的检测灵敏度，又特别适用于几乎全部由波导结构组成的GIL设备，通过UHF传感器检测由局部放电激发出的UHF电磁波就可以实现对局部放电故障的监测和对故障点大致位置的判断。
　　为了深入了解UHF电磁波信号在GIL中的传播特性，进而实现工程中UHF在线监测传感器经济合理的布置，本文以南瑞集团生产的GIL试验线段为模型，仿真研究了GIL内UHF信号的传播特性。
　　首先使用三维造型软件Pro/E搭建GIL直腔体、盆式绝缘子、L型拐角、T型分支单元、隔离单元等实体模型，并将其导入三维全波电磁场仿真软件XFDTD中，仿真研究了UHF电磁波信号在GIL各类结构中传播的时频特性、GIL简体横截面的瞬态电场分布、UHF电磁波高次模波分布等一般规律。通过研究GIL各种特殊结构对电磁波传播特性的影响，总结出UHF内置传感器在GIL实际工程中的参考布置原则。此外还研究了UHF电磁波穿过盆式绝缘子经金属法兰浇注孔向外辐射的信号特性，基于此提出了UHF外置传感器的布置准则。