局部放电UHF电磁波信号在GIL内传播特性研究

发布时间：2019-06-02 14:41

【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筒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。
[Abstract]:Gas insulated metal closed transmission line (gas-insulated metal enclosed transmission line,GIL) has been more and more widely used because of its wide applicability, excellent electromagnetic compatibility, easy maintenance and reliable operation. However, due to the modular structure design of GIL system, its manufacturing and maintenance technology is very fine, which makes it difficult to implement some conventional prevention methods effectively. Therefore, once partial discharge failure occurs in GIL, the consequences are very serious. In order to repair the fault quickly in the event of fault, GIL is usually equipped with partial discharge monitoring system in engineering. UHF (Ultra High Frequency-UHF) partial discharge detection method has superior anti-interference performance and high detection sensitivity, and is especially suitable for GIL equipment composed of almost all waveguide structures. The monitoring of partial discharge fault and the judgment of the approximate position of fault point can be realized by detecting UHF electromagnetic wave excited by partial discharge by UHF sensor. In order to deeply understand the propagation characteristics of UHF electromagnetic wave signal in GIL, and then realize the economical and reasonable arrangement of UHF on-line monitoring sensor in engineering, this paper takes the GIL test line segment produced by Nanrui Group as the model. The propagation characteristics of UHF signal in GIL are studied by simulation. Firstly, the solid models such as GIL straight cavity, basin insulator, L-shaped corner, T-branch unit and isolation unit are built by using 3D modeling software Pro/E, and they are imported into 3D full-wave electromagnetic field simulation software XFDTD. The time-frequency characteristics of UHF electromagnetic wave signal propagation in various structures of GIL, the transient electric field distribution of GIL cylinder cross section and the high order mode wave distribution of UHF electromagnetic wave are simulated and studied. By studying the influence of various special structures of GIL on the propagation characteristics of electromagnetic wave, the reference arrangement principle of UHF built-in sensor in GIL engineering is summarized. In addition, the signal characteristics of UHF electromagnetic wave radiating outward through metal flange pouring hole through basin insulator are also studied. Based on this, the arrangement criterion of UHF external sensor is put forward.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM75;TM855

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本文编号：2491182