110kV XLPE电缆附件局部放电超高频检测及传输特性的研究
发布时间：2019-10-08 20:08
【摘要】：局部放电会产生纳秒级陡脉冲电流并伴随着宽频范围超高频(Ultra highfrequency, UHF)电磁信号向周围传播。由于高压电缆接头金属外屏蔽固有的高频衰减特性，UHF电磁波信号不易向外辐射且沿电缆线芯传播衰减严重，影响局部放电超高频电磁信号检测。 本文根据XLPE电缆附件局部放电产生的超高频信号，依据信号在同轴电缆中的传播理论和R.Jobava提出的多层复合介质阻抗分布参数加权比传输线模型，采用超高频电容耦合法，对于超高频局部放电信号在电缆及电缆附件的传播规律进行研究。主要工作内容如下： 分析局部放电信号在复合介质中的传播，根据波型函数推导出局放信号电磁波在复合介质层的反射和折射情况，着重分析半导电层对于局部放电信号传播的影响；根据电缆的等效电路模型和同轴波导的传播规律公式推导出局部放电信号的固有衰减常数，，讨论了局部放电信号在传播过程中幅频衰减特性。利用有限元分析法仿真，建立110kV XLPE电缆中间接头模型，分析电缆中间接头在生产安装过程中潜在的问题后，设计了三种典型的缺陷并且仿真分析三种缺陷下的电场强度分布；根据仿真效果确定了三种缺陷的制造位置、尺寸、形状和施加电压；搭建UHF局部放电实验系统；通过对比实验确定电容耦合传感器的宽度；对三种缺陷模型进行超高频局部放电检测实验，通过实验数据对超高频信号的频率传播进行分析；分析对比频谱仪检测到的三种缺陷的特征图谱，进行超高频局部放电信号的模式识别。
【图文】：
1-橡胶自粘带；2-铠装；3-内护套；4-铜屏蔽层；5-半导电带；6-应力锥；7-铜网；8-中间接头屏蔽罩；9-屏蔽管；10-压接管；11-线芯；12-线芯绝缘；13-热缩管；14-铜编织带；15-外护套图 1-1 110kV XLPE 电缆预制型中间接头结构Fig.1-1 The structure of prefabricated joint in 110kV XLPE cable在电缆附件工作过程中，可能出现的问题如表 1.1 所示：表 1-1 电缆附件老化形态及破坏原因Table 1-1 Cable accessories aging condition and the failure reason老化原因 老化形态电效应 运行电压、过电压、过负荷、直流分量局部放电老化、电树枝老化、水树枝老化热效应 温度异常、冷热循环 热老化、热-机械老化化学效应 化学腐蚀、油浸泡 化学腐蚀，化学树枝机械效应 机械冲击、挤压、外伤 机械损伤、变性生物效应 动物啃咬、微生物腐蚀 成孔、短路1.1.2 局部放电检测状态评估的意义
b)Rogowski 等效电路b) Rogowski equivalent circuit图 1-2 Rogowski 线圈传感器及等效电路Fig.1-2 Rogowski coil sensor and equivalent circuit为了检测 XLPE 电缆附件的局部放电，德国汉诺威圈，达到灵敏度可以检测大于 1pC 的局部放电，但10MHz[11]。1998 年瑞士学者在 170kV XLPE 电缆预电磁耦合法，这个系统的检测频宽达到了 15MHz～pC[12]。合法 电容耦合法的原理是利用耦合电极的方式感耦合电极有两种，一种是利用应力锥上的半导电层缆及附件外侧的金属薄片。其结构示意图和等效电德国柏林将此项技术应用在 400kV 电缆系统，此后他各种检测方法更加理想[13]。另外，世界各地学者研究和改进，比较有代表性的如英国南安普顿大学传感器，该传感器的制作方法为去掉 100mm 的金属
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM855
本文编号：2546431
【图文】：
1-橡胶自粘带；2-铠装；3-内护套；4-铜屏蔽层；5-半导电带；6-应力锥；7-铜网；8-中间接头屏蔽罩；9-屏蔽管；10-压接管；11-线芯；12-线芯绝缘；13-热缩管；14-铜编织带；15-外护套图 1-1 110kV XLPE 电缆预制型中间接头结构Fig.1-1 The structure of prefabricated joint in 110kV XLPE cable在电缆附件工作过程中，可能出现的问题如表 1.1 所示：表 1-1 电缆附件老化形态及破坏原因Table 1-1 Cable accessories aging condition and the failure reason老化原因 老化形态电效应 运行电压、过电压、过负荷、直流分量局部放电老化、电树枝老化、水树枝老化热效应 温度异常、冷热循环 热老化、热-机械老化化学效应 化学腐蚀、油浸泡 化学腐蚀，化学树枝机械效应 机械冲击、挤压、外伤 机械损伤、变性生物效应 动物啃咬、微生物腐蚀 成孔、短路1.1.2 局部放电检测状态评估的意义
b)Rogowski 等效电路b) Rogowski equivalent circuit图 1-2 Rogowski 线圈传感器及等效电路Fig.1-2 Rogowski coil sensor and equivalent circuit为了检测 XLPE 电缆附件的局部放电，德国汉诺威圈，达到灵敏度可以检测大于 1pC 的局部放电，但10MHz[11]。1998 年瑞士学者在 170kV XLPE 电缆预电磁耦合法，这个系统的检测频宽达到了 15MHz～pC[12]。合法 电容耦合法的原理是利用耦合电极的方式感耦合电极有两种，一种是利用应力锥上的半导电层缆及附件外侧的金属薄片。其结构示意图和等效电德国柏林将此项技术应用在 400kV 电缆系统，此后他各种检测方法更加理想[13]。另外，世界各地学者研究和改进，比较有代表性的如英国南安普顿大学传感器，该传感器的制作方法为去掉 100mm 的金属
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM855
【引证文献】
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本文编号：2546431
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