变压器真型实验平台及内置式特高频传感器研制

摘要

电力变压器作为电网中能量转换和传输核心，为保证其安全可靠运行，对变压器内部的绝缘状况进行在线监测是很有必要的。变压器内部为油纸绝缘结构，其故障主要由局部放电引起的。特高频(UHF)传感器通过探测局部放电产生时向外辐射的电磁波，可以判断变压器内部绝缘状况。特高频电磁波检测具有抗干扰能力强、测量频率高、频带宽、信息量大等优点，所以一直是研究局部放电在线监测的热点。
　　本文建立了可以真实模拟220kV变压器多种局部放电的实验平台，研发并通过实验室模拟小平台系统试验验证了多种真实、可控的局部放电模型，并给出各类模型对应放电的特征。通过该模型与变压器真型平台的配合，可以为特高频传感器的运行、检测等提供理论支持和平台支撑。
　　本文研究了几款常用的内置式特高频传感器，包括偶极振子天线、微带天线和圆盘天线，在变压器真型平台上以圆盘天线为基准对其性能进行对比验证，得到几款天线的适用范围。并提出了两款非传统特高频传感器，电磁组合二重天线和共形天线，在理论研究之后对这两款天线进行了试验探究，得到推广应用这两款天线的理论支撑。最后，本文定性的分析了UHF电磁波在变压器内部传播衰减规律，并通过安置在变压器真型平台上的局部放电模型和特高频传感器验证其正确性，得到了满意的结果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 变压器局部放电特高频检测方法研究现状

1．2．2 变压器模拟局部放电平台的研究现状

1．2．3 变压器模拟局部放电模型的研究现状

1．2．4 变压器特高频传感器研究现状

1．3 论文的主要研究内容

第2章 变压器模拟平台的建立

2．1 变压器真型平台概述

2．2 变压器真型平台智能变压器本体

2．2．1 智能变压器局部放电模拟方式和类型

2．2．2 局部放电模型的安装方式

2．2．3 内置式特高频传感器的安装位置和类型

2．3 实验室模拟小平台

2．3．1 有机玻璃局部放电验证平台

2．3．2 铝制腔体模拟平台

2．4 本章小结

第3章 局部放电模型与验证

3．1 引言

3．2 局部放电模型验证平台

3．2．1 实验平台

3．2．2 实验前期准备

3．2．3 实验过程

3．3 针板放电模型与验证

3．3．1 概述

3．3．2 针板放电模型的建立

3．3．3 不同电压等级下针板放电模型的验证与分析

3．3．4 针板间距对局部放电的影响与验证

3．4 悬浮放电模型

3．4．1 概述

3．4．2 悬浮放电模型的建立

3．4．3 不同电压等级下悬浮放电模型的验证与分析

3．4．4 不同间距对悬浮模型局部放电的影响与验证

3．5 油楔放电模型

3．5．1 概述

3．5．2 油楔放电模型的建立

3．5．3 不同电压等级下油楔放电模型的验证与分析

3．5．4 不同纸板厚度对油楔放电的验证与分析

3．6 气泡放电模型

3．6．1 概述

3．6．2 气泡放电的特点

3．6．3 气泡放电模型的建立

3．6．4 气泡模型的验证与分析

3．7 匝间放电模型

3．7．1 概述

3．7．2 匝间放电的特点

3．7．3 匝间模型的建立

3．7．4 匝间模型的验证与分析

3．8 本章小结

第4章 内置式特高频传感器在真型平台的对比

4．1 引言

4．2 变压器局部放电特高频电磁波辐射原理

4．3 振子天线

4．3．1 偶极振子天线

4．3．2 单极子天线

4．4 微带天线

4．4．1 介质基板的选择

4．4．2 矩形微带天线单元的宽度

4．4．3 矩形贴片单元的长度

4．4．4 介质基板尺寸的确定

4．4．5 同轴馈电位置的确定

4．5 圆盘天线

4．6 特高频传感器性能的对比研究

4．6．1 实验过程

4．6．2 数据分析与处理

4．7 非传统内置式特高频传感器的研究

4．7．1 电磁二重组合天线

4．7．2 共形天线

4．8 本章小结

第5章 内置式特高频传感器布置的研究

5．1 引言

5．2 UHF电磁波传播衰减规律的研究

5．2．1 UHF信号在自由空间中的传播衰减规律

5．2．2 UHF信号在油纸绝缘介质中的衰减规律

5．2．3 UHF电磁波经过绕组传播的衰减特性

5．2．4 UHF电磁波经过铁芯传播的衰减特性

5．3 UHF传感器的布置方法和局放模型的选择

5．4 现场实验和数据分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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