基于电容传感器技术的电力电缆局部放电电路模型仿真分析

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1、基于电容传感器技术的电力电缆局部放电电路模型仿真分析王禹玺韩一峰万方林刚邵凯陈成吴佩亮国网杭州供电公司摘要：局部放电（局放）试验是交联聚乙烯电力电缆绝缘状况评价的有效方法。为了研究电力电缆局放电磁波传输特性，建立了电力电缆和电容传感器的等效电路模型，进而建立了电力电缆的局放电路模型。在此基础上，分析了不同检测位置下局放电磁波的传输特性，同时讨论了不同局放脉冲参数对检测信号的影响，最后通过仿真试验验证了模型的准确性，为局放检测系统应用于现场检测提供了理论依据。关键词：电容传感器;电力电缆;局部放电;电路模型;作者简介：王禹玺（1988

2、-），男，博士，工程师.作者地址:浙江杭州市拱墅区丰潭路364号[310011]收稿日期：2017-07-13SimulationAnalysisofPartialDischargeCircuitModelofPowerCableBasedonCapacitanceSensorTechnologyWANGYu-xiHANYi-fengWANFangLINGangSHAOKaiCHENChengWUPei-liangHangzhouPowerSupplyCompany:Abstract：PartialDischarge(PD)test

3、isthebestwaytoevaluatetheinsulationconditionofcrosslinkedpolyethylene(XLPE)powercables・InordertostudythePDtransmissioncharacteristicsofpowercable,theequivalentcircuitmodelofpowercableandcapacitancesensorisestablished.Andthenthepartialdischargecircuitmodelofpowercableis

4、analyzed.Onthisbasis,thetransmissioncharacteristicsofPDelectromagneticwavesatdifferentdetectionpositionsareanalyzed,andtheinflueneeofdifferenlpartialdischargepulseparametersonthedetectionsignalisdiscussed・Finally,simulationresultsarecarriedouttoverifytheaccuracyofthemo

5、del,whichprovidesatheoreticalbasisforpracticalPDdetectionapplication.Keyword：capacityneesensor;powercable;partialdischarge;circuitmodel;Received：2017-07-130引言电力电缆是城市电网的重要组成部分，具有美化城市环境、供电可靠性高等优点。其中交联聚乙烯(XLPE)电缆具有优越的电气性能、良好的机械性能、敷设安装方便等一系列优点，广泛应用于输电线路和配电网屮。电缆屮间接头，特别是高压、超

6、高压电缆接头绝缘结构复杂，是电缆线路绝缘的薄弱环节和运行故障高发区，统计显示电缆接头故障率约为70%［1-3］0运行经验和研究表明，电缆局部放电量与其绝缘状况密切相关。国际电工委员会仃EC)、电气和电子工程师协会仃EEE)以及国际大电网会议(CI-GRE)等国际电力权威机构普遍认为局部放电(局放)试验是XLPE电力电缆绝缘状况评价的有效方法［4-9］。国内外电缆局放检测方法按照传感器类型分为两大类:一类是以电磁感应传感器为检测手段的电磁耦合法、方向耦合法和超高频电感法等方法吐宜;另一类是以电容传感器为检测手段的电容分压法、差分法和电

7、容耦合法等方法［13-15］。电缆屮间接头在发生局部放电时会产生纳秒级的陡脉冲电流，具有很宽的频谱。电容类传感器的灵敏度和抗干扰性特性优于电磁类传感器，但是以电容传感器为检测手段的局放检测方法需要依赖准确的电缆电路模型，不同类型的电力电缆、不同的电容传感器结构、不同的检测安装位置等因素都会对局放信号的检测造成影响。因此有必要对电力电缆的局放电路模型和局放电磁波传输特性进行深入研究。本文首先提取了电力电缆和电容传感器的等效电路模型，接着建立了电力电缆的局放电路模型，分析了不同检测位置下局放电磁波的传输特性，同时讨论了不同局放脉冲参数对

8、检测信号的影响，最后通过仿真试验验证了模型的准确性,为局放检测系统应用于现场检测提供了理论依据。1电力电缆等效电路模型单芯XLPE电缆结构图如图1所示，从内到外由铜导体、导体屏蔽、XLPE绝缘、绝缘屏蔽、内垫层、钢带铠装和外护套组成。