XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。     

考虑频变参数的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性的时域分析

为研究电力电缆中局部放电脉冲的传播特性,并综合考虑导体集肤效应和半导体层等因素的影响,总结了单芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的频变模型。为进一步将该模型应用于时域分析中,使用矢量拟合方法对解析模型进行有理化近似。在拟合结果的基础上,提出了等效的Г型集总参数电路模型。基于该电路模型对具有不同复介电常数半导体层的中压XLPE电缆进行仿真,并与采用ATP中改进的J-Marti模型计算结果进行了比较,同时还对Gauss型和不对称型两类放电脉冲的传播特性进行了研究。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;在色散因素的影响下,Gauss型脉冲会产生不对称现象;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测带宽和故障诊断提供参考。     

局部放电信号在交联聚乙烯电缆的传播特性仿真研究

文章以交联聚乙烯电力电缆为研究对象,对电缆局部放电信号传播特性进行了仿真分析。通过 MATLAB产 生一个双指数函数脉冲信号来仿真电缆中的局部放电信号,建立相应的仿真电路模型,同时,用 ATPＧEMTP中的频 变电缆模型与 MATLAB仿真模型进行对比,分析局部放电信号在电缆中的传输和衰减规律。     

局部放电信号在XLPE电缆中间接头中传播特性的研究

为提高电力电缆系统中局部放电(PD)测量和定位的准确性,考虑到半导电层和多层复合介质的频变特性,基于传输线理论和有限积分法(FIT)建立10 k V交联聚乙烯(XLPE)电缆中间接头的数学物理模型,仿真分析了局部放电信号在XLPE电缆中间接头中的传播特性。仿真结果表明:中间接头内部特征参数随结构和电磁波频率变化而变化,PD信号经过中间接头后,高频信号较低频信号衰减快,入射波衰减和畸变都较相同长度本体中严重,且反射波信号幅值较大,接头内部能量衰减主要集中在连接头附近。波阻抗在接头过渡段和连接头段变化较大,将对局放脉冲折、反射起主要作用;PD信号在中间接头中平均传播速度与电缆本体中基本相同。     

XLPE电缆线路局部放电量指标的分析

结合检测经验,分析了局部放电量的检测和相关标准规定指标的意义,提出了局部放电量与XLPE绝缘 电缆线路其它主要性能相关性的论据,特别指出现有XLPE绝缘电缆线路局部放电量检测指标的规定只是对检测 系统的要求,完全受检测仪器技术的局限,只能保证XLPE电缆的最基本要求。为保证其长期性能(安全运行>30 年),在现有局部放电量检测指标下应无可分辨的局部放电。     

阻尼振荡波电压和工频电压下XLPE电缆局部放电特性的对比研究

采用工频电压法和阻尼振荡波电压法研究热缩式电缆附件在4种缺陷情况下的局部放电特性,对比分析两种电压情况下的局部放电起始电压和局放模式。结果表明:两种方法在局部放电特性研究中具有一致性,各种缺陷的局部放电统计特征具有较为明显的差异。     

110kV XLPE电缆局部放电在线监测的方向耦合器技术实验研究

随着电力电缆广泛应用于城市电网,开展电缆的局部放电监测研究对电力系统安全稳定运行具有越来越重要的意义。笔者所研究的电缆局部放电监测方法——方向耦合器法是一种局部放电定位技术。笔者在工频下对方向偶合器工作原理进行了试验验证,并设计制作了方向耦合器,然后模拟产生局部放电高频电流脉冲,于110 kV XLPE电缆上进行试验,验证了方向偶合器测量局部放电脉冲方向的可行性。     

XLPE电缆局部放电在线监测系统的研制

局部放电检测是判断XLPE电力电缆绝缘状况的重要手段。设计并开发了一套用于中压XLPE电缆的局部放电在线监测系统,详细阐述了其工作原理、硬件组成、软件设计及实现方案。通过监测XLPE电缆屏蔽层接地线中的高频电流信号,来分析评估XLPE电缆的绝缘状况。现场运行结果显示,系统稳定可靠,能满足整个变电站中压XLPE电缆绝缘监测的需要。     

XLPE电缆中局部放电脉冲传播特性的实验研究

对模拟局部放电的窄脉冲和陡前沿脉冲沿电缆的传播特性进行了实验研究。在两段不同长度的电缆首端分别注入窄脉冲和陡前沿脉冲 ,同时记录首末端波形 ;分析了不同频率下脉冲在电缆中的传播和衰减情况 ,并提出了电缆局放检测用传感器频率的选择原则。     

110 kV XLPE绝缘电力电缆局部放电的探讨

建立了110 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元电场的方法分析了110 kV的电缆耐压试验时,在电压相位过零点时的放电现象。     

交联聚乙烯电力电缆的电树枝化试验及其局部放电特征

电树枝化是影响交联聚乙烯（cross—linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆长期安全运行的瓶颈,需要深入研究XLPE电缆绝缘的老化机制,尤其是电树枝化的规律,为XLPE电缆的设计制造和现场的运行管理,特别是在线诊断提供理论支撑。设计了交联聚乙烯电缆样品和相应的试验电极装置,并搭建基于实际XLPE电缆的电树枝化试验平台进行试验。结果表明该试验系统能满足XLPE电缆电树枝化试验研究的要求。以15kV的XLPE电缆作为试验样品,开展常温下工频12～21kV和50～90℃下的电树枝化试验,分析了电压和温度对电树枝形态的影响,得到电树枝局部放电的统计图谱,并将电树枝的生长发展分成4个阶段,分析了电树枝在不同生长阶段局部放电的最大放电量相位和平均放电量相位的分布,提取了其偏斜度等统计特征量,结果表明电压和温度对实际XLPE电缆中电树枝形态的影响与针一板电极得到的结果趋势相同,但是电树枝生长过程存在着一定的差异,同时最大放电量相位分布和平均放电量相位分布的3阶矩随着电树枝的生长发展而减小,可作为诊断电树枝生长发展阶段的参考量。     

实测信号激励条件下GIS局部放电的电磁波传播特性研究

笔者主要分析GIS典型绝缘缺陷引起的局部放电(PD)过程,并应用FDTD算法,分别以理想的高斯脉冲信号和真实PD电流信号为激励源,研究电磁波在GIS内部的传播特性,结果表明:PD实际电流信号与理想高斯脉冲激励下的电磁渡相差较大,PD超高频电磁波传播特性仿真研究宜采用实测PD信号作为模拟激励源.     

高温下110kV交联聚乙烯电缆电树枝生长及局部放电特性

利用实时显微数字摄像与局部放电连续测量系统,采用典型针-板电极结构,研究了高温下不同外施工频电压作用时110kV级交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中典型电树枝的形态特征、引发、生长规律及其局部放电特性。实验结果表明,温度对XLPE电缆绝缘中典型电树枝的形态、引发与生长时间具有非常重要的影响。在高温下,不同外施工频电压作用时电树枝的形态呈现出多样性的特点,50°C下典型电树枝形态为枝状、枝-松枝状和丛状,70°C下为枝状,90°C下为滞长型和枝状。高温下电树枝引发时间随外施电压升高而减小,而且在同一外施电压下,电树枝引发时间随温度升高而减小,这是由于在高温下XLPE电缆绝缘中片晶熔化,无定形相增加,介质中自由体积扩大,从而更有利于电树枝引发。研究发现在低电压(9kV)下,电树枝生长过程中由于通道电导率增加而抑制了通道内局部放电的发展,局部放电作用减小,电树枝生长速度减慢,分形维数较高;而11kV以上电压作用时,电树枝在局部放电的连续作用下呈枝状向对面电极快速生长,同时高温下XLPE弹性模量下降,击穿场强降低,局部放电作用加剧,电树枝生长明显加速,电树枝分形维数较低。     

基于GIS中电磁波传播路径特性的局放源定位方法

气体绝缘开关设备（GIS）中发生局部放电（以下简称局放）时,为查找绝缘缺陷,需对局放源进行准确定位。超高频（UHF）时差定位法由于原理简单、实现方便、定位精度高等优点获得了广泛应用,但当局放信号的初始脉冲较小而难以确定信号的起始脉冲时间时,UHF时差法将难以有效运用从而导致较大误差。为提高时差定位法的准确性,对局放电磁波在GIS中的传播路径特性进行研究,分析结果表明,局部放电产生的电磁波在GIS中的传播路径与局放源的位置、检测点的位置密切相关,据此提出了基于传播路径的脉冲时差定位法。实验结果表明,当局放源位于GIS外壳附近、电磁波信号初始脉冲很小、难以辨识时,用该方法可以准确定位。     

电缆局部放电波形特征与脉冲传播研究

为了研究电缆头局部放电的波形特征,制作了6种故障电缆头进行了局部放电试验,获取了典型的局放波形信号。对信号提取特征参数包括等效时间和等效频率,可以对波形信息进行有效表达,以区分不同类型的放电和噪声。结合脉冲在长电缆中传播的试验结果,分析了传播前后特征参数的变化情况,结果可用于测试信号的分类和定位。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

L型及T型气体绝缘开关模型中电磁波传播特性的仿真研究

采用有限时域差分方法对L型及T型气体绝缘开关(gas-insulated switchgear,GIS)模型中电磁波的传播特性进行仿真计算,分析L型及T型结构GIS中电磁波的分布及其对自身传播特性的影响。研究表明,受速率色散特性的影响,在GIS腔体的直线部分,随着接收点远离激励源,接收电磁波信号的峰-峰值呈衰减分布,但总体能量变化不大。对于L型及T型结构的GIS,在经过L型及T型结构后,信号能量衰减很大。信号频域分析表明,在0°方向存在横电磁波和横电波的11型模波TE11、21型模波TE21和31型模波TE31等高次模波,而在90°方向只存在横电磁波和T21型模波,且信号频率分量的不同导致在不同接收方向上信号能量的分布也会有差异。     

局部放电信号传播特性在电缆局部放电测试中的应用

就深圳供电局某110 kV电缆线路2号中间接头进行局部放电检测时发现的疑似局部放电(partial dis-charge,PD)信号展开跟踪测试和分析。测试采用了脉冲电流的测试方法,首先通过2号中间接头所检测到的疑似PD信号进行频率特征及其发射波(回波)特点的分析,之后对全线路的各个中间接头测试和分析,最终通过分布在全线路各点的同一信号的传播衰减特征,确认疑似PD信号来自EB-A终端架空线电晕放电。该方法可及时发现电力电缆线路潜在缺陷隐患,保障线路安全可靠运行。