GIS中局部放电电磁波同轴传播特性仿真研究.pdf

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1、第50卷第3期寇压电譬V0lJ50No．3·88·2014年3月HighVoltageApparatusMar．2014GIS中局部放电电磁波同轴传播特性仿真研究任明，董明，肖智刚，袁帅，杨圆(1．西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安710049；2．中国电力科学研究院，北京100192)摘要：为了对GIS中局部放电产生的电磁信号的同轴腔体传播特性以及结构影响因素进行较为深入的研究，笔者采用有限时域差分方法(FDTD)建立GIS同轴模型，对同轴谐振腔、电磁能量泄漏、发射天线条件等不同因素对局部放电电磁波传播的影响进行了仿真分析。仿真分析可知，两端金属封闭条件下

2、电磁波传播模式不再是简单的同轴腔体下的传播形式，而可看作为一个电磁传输品质系数较低的同轴谐振腔。从而引发更为复杂的高次模波频率成分；盆式绝缘子连接处电磁波能量的径向泄漏会影响后端检测的信号幅值，并且传播模式较高电磁波成分经过绝缘子后衰减较大；金属尖刺或突起不仅起到电磁波激励源的作用，其存在同样也有利于电磁波的传播。关键词：局部放电；电磁传播；GIS；传播模式；同轴谐振；FDTD中图分类号：TM835；TN815文献标志码：A文章编号：1001．1609(2014)03．0088—07SimulationonPropagationCharacteristicsofParti

3、alDischargeElectromagneticSignalsinGISwithCoaxialStructureRENMing，DONGMing，XIAOZhigang，YUANShuai，YANGYuan(1．StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China；2．ChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing100192，China)Abstract：Inordertoobtai

4、ntheattenuationcharacteristicsofEMinGISwithcoaxialstructure，asimplifiedmodelofcoaxialGISisbuiltbyusingFDTDmethodtosimulatetheinferencesoftheresonantcavity，energyleakageandtransmittingantennaonpropagationofpartialdischargeelectromagneticsignals．Simulationshowsthattheendenclosedcoaxialstruc

5、turecanbeviewedasacoaxialresonantcavitywithlowqualityfactor，whichwouldinducemorecomplexEMsignalcomponentsofhigher-ordermode．Thepositionofinsulatorwouldreducethecomponentsofhigher-ordermodesinEMsignalpropagationtoresultinadecayofamplitudeinmeasurement．Theprotrusiononconductorplaysaroleofex

6、citationsourceofEMsignals，andfacilitatesthepropagationoftheEMWaves．Keywords：partialdischarge；EMpropagation；GIS；propagationmode；coaxialresonance；FDTD短f上升沿<1ns1，会在GIS腔体内激励出特高频O引言(ultra—highfrequency。UHF)电磁波[31，UHF电磁波信GIS设备电压等级的不断提高。保障其安全运号又可分为主次模波和高次模波，即TEM和TE、行变得尤为重要。传统的IEC60270-2000的脉冲TM波

7、。其中，TE、TM、TEM波是电磁波的3种模式。电流法虽然能够在标定后给出设备内部局部放电TE波中的电矢量与传播方向垂直。TM波中的磁矢的视在放电量，但是由于该方法响应频带较低，容量与传播方向垂直。TEM波中的电矢量和磁矢量都易受现场噪声干扰影响，因此不利于用于在线的局与传播方向垂直。当GIS中发生局部放电时，应用部放电检测ll-2]。理论上而言，当气体绝缘组合电器宽频带的UHF检测能够有效地排除与干扰局部放(GIS)内部发生局部放电时，其单个脉冲持续时间很电检测的较低频的噪声信号，具有抗干扰能力强、灵敏度高、可实现局放源定位