GIS局部放电圆板型内置传感器性能影响因素的研究

监测GIS中的局部放电是发现GIS绝缘缺陷、防止事故发生的重要手段。用超高频(UHF)圆板型内置传感器来监测GIS局部放电具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点。笔者通过仿真计算研究了传感器自身结构和GIS腔体对传感器性能的影响。研究结果表明,填充介质介电常数的增加、圆板电极半径的增大、引线增粗、圆板电极与金属接地板间距离的增大,都会使传感器的输入阻抗降低,驻波比(VSWR)减小,有利于传感器与输出电缆间的匹配。另外还发现传感器在较高频率下的增益随自身结构的变化不大,而GIS腔体的存在使传感器的增益增大。     

UHF传感器GIS局部放电检测特性的实验研究

文中搭建了252 k V GIS局部放电实验平台,采用内置式、外置式UHF传感器以及自主研制的利用盆式绝缘子内部均压屏蔽环的抽取式环形UHF传感器,实验研究不同传感器的频率响应特性和在高压导体金属尖端、悬浮电位、盆式绝缘子边遗留金属垫片和自由金属颗粒等4种典型绝缘缺陷下的检测特性,并探讨了不同电压下局放的发展规律。结果表明,内置式、外置式和抽取式环形UHF传感器的检测频段分别在1.5 GHz以下、500 MHz至1.5 GHz、1 GHz以下,且抽取式环形UHF传感器在400 MHz左右其灵敏度最高。不同绝缘缺陷的局放检测结果表明,按PRPD谱图和放电严重程度,高压导体金属尖端可分为负电晕主导、正负电晕并存、正电晕主导以及"兔耳状"阶段,认为尖端附近空间电荷在阶段转变过程中起主要作用;悬浮放电逐渐由"尖端放电阶段"转变至放电幅值、密度及相位对称的典型悬浮式放电;盆式绝缘子边遗留金属垫片将由初始类悬浮放电转变至临界闪络状态;自由金属颗粒则可分为"跳动"、"舞动"和"滑移"阶段,放电主要集中在过零点附近。高压导体金属尖端、悬浮电位和自由金属颗粒缺陷的检测灵敏度为内置式传感器最高,外置式传感器最低,而对于盆式绝缘子边遗留金属垫片缺陷则是抽取式环形UHF传感器的灵敏度最高。     

基于FDTD的GIS局部放电UHF信号传播特性仿真研究

为研究GIS内部局部放电传播特性,通过外置式UHF传感器接收从绝缘子金属法兰浇注孔表面发射出的电磁波信号,并利用有限时域差分法(FDTD),借助XFDTD仿真软件建模一段GIS腔体,对其内部局部放电信号的传播特性进行分析。结果表明:从金属法兰浇注孔发射出的超高频局部放电信号沿GIS腔体轴线方向的电场分量最大;浇注孔长边中线处电场强度的模值大于两侧模值,且两侧对称分布;金属法兰表面局部放电信号短边侧磁场强度模值大于长边中线磁场强度。     

用于GIS局部放电检测的内置传感器超高频耦合特性研究

通过对GIS内置传感器耦合电磁原理分析表明,传感器不仅耦合波导内部的电磁波,也会接收安装处形成的缝隙天线所激发的电磁波.对研制的内置圆板传感器建立天线模型进行分析表明,圆板天线半径和引线长度对圆板天线频率响应特性有很大影响.在实验室GIS模拟装置上,使用内置传感器对金属突出物缺陷产生的局部放电信号进行实测,试验结果表明制作的内置传感器可以用于GIS局部放电信号超高频检测.     

GIS局部放电两种内置传感器响应特性分析

研制了气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测的圆板和圆环型两种内置传感器,分析了它的频率响应特性以及稳、暂态的输入输出特性。人工模拟缺陷下局放信号的实测结果表明,所研制的传感器性能可靠、灵敏度高,可用于GIS局部放电的测量。     

检测GIS局部放电的内置传感器的模型及性能研究

全封闭组合电器(GIS)局部放电检测对于保证其安全可靠运行具有重要的意义。该文从电气测试的角度，研究了GIS局部放电信号的内置传感检测，研制了圆板型和圆环型两种内置传感器，采用电容耦合模型和天线模型研究了这两种传感器的性能。GIS局部放电实测结果表明，文中所研制的内置传感器性能优异，能够传感纳秒级的局部放电脉冲信号，频率响应特性好，完全能够满足GIS局部放电信号测量要求，圆环传感器的灵敏度高于圆板传感器。     

GIS局部放电UHF检测系统性能检验方法研究进展

UHF检测法在GIS局部放电状态检测中得到了广泛应用。然而,GIS局部放电UHF检测技术尚存在UHF传感器质量参差不齐、配置方案不佳、缺乏统一的标定方法等问题,导致误报警、漏报警问题时有出现,严重制约了GIS局部放电UHF检测领域的健康发展。为此,有必要深入开展GIS局部放电UHF检测系统性能校验方法的研究,提升GIS局部放电UHF检测技术的现场应用水平。本文综述了GIS局部放电UHF传感器的耦合性能检验方法、UHF检测系统灵敏度和动态范围的实验室检验方法和现场检验方法已取得的研究进展和存在的不足,提出了GTEM小室阻抗特性和场强均匀性标定、现场校验脉冲注入方式和等效性研究等3个有待深入研究的方向。     

GIS中局部放电UHF信号传播特性研究

在绝缘子金属法兰浇注孔处放置传感器可以用来接收GIS中辐射出来的电磁波,这是测量局部放电(以下简称局放)信号的一种方法。为研究局放UHF信号在通过绝缘子金属法兰浇注孔时的传播特性,笔者采用时域有限差分法进行了建模分析,研究了UHF信号在通过不同尺寸的金属法兰浇注孔时的场强峰峰值和频谱变化特性;试验研究了高压导体尖刺故障下的UHF信号传播特性,验证了仿真分析的有效性。研究结果表明,沿导杆方向的场强分量远大于另外两个方向的;当绝缘子法兰浇注孔尺寸增大时,从该孔中能辐射出能量更强的信号,而且信号中较低频率(500~900 MHz)的分量占较大比例。     

用于GIS局部放电检测的超高频传感器频率响应特性

用天线理论对用于ＧＩＳ局部放电检测的超高频传感器频率响应特性进行了分析及实测。结果表明,理论计算和实测结果能较好地吻合。同时,对电容式传感器在ＵＨＦ波段的灵敏度随频率的变化关系及传感器结构对频率响应特性的影响进行了研究,这些结果具有实用的工程意义。     

GIS特高频局部放电内置传感器自身放电缺陷分析方法

特高频局部放电在线监测装系统的内置传感器需嵌入气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)壳体内部,若内置传感器自身出现局部放电,不仅难以对其进行检修更换,还会导致对设备运行状况的误判,因此亟须对内置传感器自身放电的信号特征及检测方法进行研究分析。针对一起特高压GIS内置传感器监测到的局部放电缺陷,通过局部放电定位及现场检查,判断为内置传感器馈线末端绝缘减弱导致的芯线对屏蔽层放电,且示波器观察到的放电信号存在明显的折反射过程。结合波传导理论分析可知,芯线对屏蔽层放电后,由于两者间的耦合作用使得同轴电缆的波阻抗发生改变,从而与示波器端口阻抗失配,导致特高频信号在同轴电缆上发生折反射。因此,将示波器检测图谱中的折反射特征作为内置传感器馈线处局部放电的判据。实际检测情况表明,所提GIS特高频局部放电内置传感器自身放电缺陷分析方法对判别局部放电信号位于GIS内部还是内置传感器馈线处具有一定指导作用。     

GIS局部放电带电测试技术研究

论述了GIS局部放电带电测试的意义、技术要求及测试方法,选择UHF电磁波信号传感法作为研究对象,通过建立GIS试验模型和设置人工局部放电源,研究不同类型局部放电信号特征,确定UHF传感器的技术参数和结构,建立局部放电定位和诊断方法。     

基于UHF法的GIS设备常见缺陷的局部放电特性研究

介绍了一种对GIS设备中4种常见的局部放电信号的特性研究方法,即利用高速示波器、频谱分析仪和研制的局部放电监测系统3种仪器来分析捕获由局部放电激发出的UHF（Ultra High Frequency）信号。对局部放电信号的监测及分析有利于评估GIS设备的运行工况、绝缘水平和估计GIS设备的大修周期和远景寿命。     

GIS中局部放电UHF信号传播特性研究

采用实验和仿真相结合的方法分析GIS内UHF信号的传播特性,得出了一些衰减数据,为现场局部放电UHF传感器的安装布置提供了一定的指导思想,具有实际意义.     

GIS局部放电检测

本文广泛地收集了国内外有关资料,对GIS局部放电检测的原理与方法,作了介绍与分析,并对世界各国目前的研究也作了介绍。     

GIS局部放电在线检测技术及UHF法介绍

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因其优异的性能在甘肃电力系统应用日趋广泛,在GIS设备加工、现场安装及运行期间不可避免地产生一些缺陷,引发局部放电,积累发展可能导致绝缘击穿。在线检测GIS局部放电,从而及早发现缺陷,可以避免由这些缺陷导致的击穿发生。     

局部放电UHF检测量纲标准化的探讨

特高频(UHF)局部放电检测技术取得了广泛应用,但不同产品的检测结果量纲表示方法不统一,相互之间缺乏可比性,从而难以对此类检测系统性能进行统一有效的量化评价。本文重点探讨了局部放电特高频检测的量纲问题,基于局部放电特高频信号的物理本质和局部放电UHF耦合器的特性,提出了采用“局部放电辐射信号的脉冲电场强度幅值”来表征特高频局部放电信号强度的思想。通过对当前主流局部放电特高频检测产品的量纲表示进行了深入的解析,探讨了以电场强度的量纲“uV/m”来统一局部放电特高频检测结果的技术可行性。     

采用时域有限差分算法对GIS局部放电特性的分析

气体绝缘开关设备(GIS)是电力系统变电站的重要组成部分,其内部绝缘故障将影响系统的安全稳定性。局部放电现象是绝缘故障发生的前兆,采用时域有限差分算法(FDTD)对GIS内部局部放电时超高频电磁信号进行仿真与计算,分析绝缘内部缺陷情况下局部放电信号频谱图上的不同特征,并与超高频法(UHF)测得的实际频谱进行比较,得出相关结论,为进一步研究GIS绝缘故障提供理论支持。     

GIS局部放电检测用外置传感器性能仿真分析及其设计

超高频局部放电检测法是通过超高频传感器传感GIS内部局部放电所产生的0.3~3 GHz的超高频电磁波,从而实现局部放电的检测和定位,并实现抗干扰。利用高频有限元仿真软件Ansoft HFSS对用于GIS局部放电的常用外置传感器进行仿真,分析了传感器设计参数对其性能的影响,在此基础上设计出工作频带为354~443 MHz的矩形微带贴片窄带传感器和0.5~3 GHz的双臂平面等角螺旋传感器。     

GIS内置特高频传感器性能参数的数值仿真与优化设计技术

为更有效地监测气体绝缘组合电器(gas insulation switchgear, GIS)特高频(ultra-high frequency, UHF)局部放电,针对GIS内置圆盘型UHF传感器开展了优化设计技术研究。首先分别建立了内置UHF传感器GHz横电磁波小室(GHz transverse electromagnetic, GTEM)等效高度和回波损耗参数(S₁₁)的测试仿真模型,考察了传感器安装手孔、结构参数与传感器性能参数的影响关系,并开展了传感器性能的仿真与实测对比研究。结果表明:随着手孔直径的增大,谐振频率逐渐降低;传感器整体等效高度与手孔深度呈反比关系。随着电极直径的增加,最低谐振频率逐渐降低,且电极越薄越有利于UHF信号的接收。最后优化研制了内置传感器,平均等效高度为14.0 mm,与仿真等效高度曲线基本一致,实验结果表明优化后传感器的检测灵敏度优于商用传感器。     

变压器局放用UHF传感器的校准方法研究

笔者试探性对变压器局部放电测试用UHF传感器的检测校准方法开展研究。研制变压器局放UHF传感器的安装工装、可调试人造纳秒脉冲源、变压器局放故障模拟装置、缺陷模拟电极等,在实验室内对UHF传感器的灵敏度进行标定和测试范围进行校准测试。该检测校验方法也可对现场变压器局放UHF传感器安装后的性能开展测试,在实验室内用变压器模拟工装验证了现场UHF传感器测试方法。