提高110kV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法
【專利摘要】一種提高110kV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，首先，利用高頻結(jié)構(gòu)仿真器HFSS建立了電纜接頭的三維仿真模型，分析了在電纜接頭內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，超高頻信號通過屏蔽層斷開處輻射出來的強(qiáng)度及其分布特點(diǎn)，驗(yàn)證了采用外置式傳感器的可行性，得到了信號最強(qiáng)的傳感器最佳安放位置。然后，根據(jù)微帶貼片天線理論，制作了外置式超高頻傳感器，用于現(xiàn)場檢測。最后，利用超高頻傳感器進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測分析，驗(yàn)證仿真結(jié)果。本發(fā)明具有操作方便、檢測準(zhǔn)確度高、適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】提高110kV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力信息【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種通過HFSS電磁仿真來提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]交聯(lián)聚乙烯(簡稱XLPE)電力電纜以其優(yōu)越的電氣性能、敷設(shè)容易、運(yùn)行維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個(gè)電壓等級的輸電線路中。但隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，XLPE電纜及其接頭引起的電力事故不斷增加，其中電纜中間接頭更是高壓電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)和典型運(yùn)行故障部位。因此，電纜中間接頭的絕緣性能受到了重點(diǎn)關(guān)注。隨著局部放電超高頻檢測方法在電力變壓器和GIS上的成功應(yīng)用，電力電纜中間接頭的絕緣性能檢測越來越多地采用此方法。超高頻檢測法所用的傳感器有外置式和內(nèi)置式兩種。內(nèi)置式傳感器需要把傳感器置入在電纜中間接頭中，這需要在敷設(shè)電纜時(shí)安裝實(shí)現(xiàn)，而對于已經(jīng)投入運(yùn)行的電纜很難實(shí)施。并且，傳感器置入電纜中間接頭內(nèi)，電纜中間接頭的電場分布會(huì)受到影響，如果安裝位置不當(dāng)反而會(huì)使電纜中間接頭發(fā)生故障。由此可知，內(nèi)置式傳感器現(xiàn)場應(yīng)用有很大的局限性。
[0003]因此，很有必要采用更具普遍適用性的外置式傳感器。而且對于外置式傳感器的使用，由于三相交叉互聯(lián)的電纜中間接頭的屏蔽層是斷開的，所以電磁信號可能通過屏蔽層斷開處輻射出來被外置式傳感器接收到。但超高頻信號在空氣中傳播時(shí)衰減迅速，傳感器安放位置不同接收到信號的大小有很大不同。如果傳感器安放位置不佳，會(huì)因信號在空氣中的衰減作用，檢測不到信號或者信號過小，這樣容易造成誤檢測。因此，如何根據(jù)電纜中間接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及局部放電特性，描述接頭外輻射出的電磁場信號的分布特點(diǎn)，確定適合傳感器安放的接頭外信號最強(qiáng)處，提高檢測效果，是目前需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)方法的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種通過HFSS電磁仿真來提高IlOkV電纜中間接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，此方法能夠幫助確定適合外置式傳感器安放的位置，很好的改善了電纜中間接頭局部放電超高頻檢測效果。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1:利用三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件HFSS進(jìn)行建模，通過查閱到的電纜及其中間接頭的規(guī)格尺寸進(jìn)行三維圖形的繪制，構(gòu)建電纜中間接頭三維仿真模型；
[0007]步驟2:設(shè)置模型的材料特性參數(shù)；
[0008]步驟3:進(jìn)行激勵(lì)源的添加、網(wǎng)格的設(shè)置、電磁場保存的設(shè)置以及探測線的設(shè)置；
[0009]步驟4:待步驟3及之前步驟完全做好后，進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確，然后進(jìn)行分析全部，即運(yùn)行仿真模型；
[0010]步驟5:仿真運(yùn)行結(jié)束后，通過場分布圖觀察電場分布情況、磁場分布情況；通過變化內(nèi)部變量下的時(shí)間設(shè)置，觀察不同時(shí)間下的分布狀況，通過時(shí)間的增長，觀察電磁場是否可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來；如果為“是”則進(jìn)行步驟6，如果為“否”則進(jìn)行步驟7 ；
[0011]步驟6:在結(jié)果下，通過生成電場及磁場分布報(bào)告，來觀察探測線上的時(shí)域場分布曲線，對比分析信號幅值大小隨時(shí)間變化的特性，找到信號最強(qiáng)的位置；
[0012]步驟7:根據(jù)微帶貼片天線理論，制作外置式超高頻傳感器；
[0013]步驟8:利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置及周圍位置，然后對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值比較及分析；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)；
[0014]步驟9:通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析，對比實(shí)測和仿真結(jié)果，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置。
[0015]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，步驟2具體包括設(shè)置金屬連接套管、橡膠應(yīng)力錐和硅橡膠主絕緣的材料特性參數(shù)。
[0016]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，步驟2中所述的材料特性參數(shù)包括相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率，其中，金屬連接套管設(shè)置為銅，相對介電常數(shù)為1、相對磁導(dǎo)率為0.99991 ;橡膠應(yīng)力錐設(shè)置為橡膠，相對介電常數(shù)為2.4-3.7、相對磁導(dǎo)率為I ;硅橡膠主絕緣設(shè)置為硅橡膠，相對介電常數(shù)為3.2-9.8、相對磁導(dǎo)率為I。
[0017]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜中間接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，所述步驟3進(jìn)一步包括:
[0018]在XLPE絕緣與中間接頭內(nèi)部硅橡膠交界面上添加激勵(lì)源，并設(shè)置激勵(lì)源脈沖寬度為1ns，脈沖的峰值為1mA;進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置，設(shè)置為限制最大元素?cái)?shù)的方式；選取需要保存電磁場的結(jié)構(gòu)部分，將其加入列表，然后在保存場設(shè)置中添加設(shè)置的對象列表；在接頭外需要觀測場變化的位置處，添加探測線。
[0019]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，所述步驟4進(jìn)一步包括:
[0020]首先進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確時(shí)，進(jìn)行Analyze All分析全部，若三維仿真模型檢查報(bào)錯(cuò)，則重新修改構(gòu)建的三維仿真模型。
[0021]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，所述步驟6進(jìn)一步包括:
[0022]通過生成場分布報(bào)告下的直角坐標(biāo)點(diǎn)繪曲線生成場分布報(bào)告。其中幾何體選擇步驟設(shè)置的探測線；通過選取觀察量下的電場圖和磁場圖分別得到不同點(diǎn)上的時(shí)域電場分布曲線和磁場分布曲線，通過對比幾條曲線在時(shí)域下的幅值大小，找到其中幅值最大的那條，此曲線代表的位置即信號最強(qiáng)的位置。
[0023]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，步驟8具體為:
[0024]利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置及周圍位置，然后對最佳安放位置處與周圍位置處得到的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行測得信號的幅值大小數(shù)值比較及分析，驗(yàn)證是否在最佳安放位置處測得信號比周圍位置處得到的信號強(qiáng)；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)；
[0025]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，步驟9具體為:
[0026]如果步驟5的結(jié)果為“是”，則驗(yàn)證在仿真得到的信號最強(qiáng)處是否與現(xiàn)場實(shí)測一致，即測得的信號比周圍其他位置信號幅值大，驗(yàn)證一致后，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則應(yīng)驗(yàn)證傳感器放在電纜接頭外附近測不到局放信號，即為“否”時(shí)的仿真結(jié)論，電磁場不可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來。
[0027]本發(fā)明通過HFSS電磁仿真來提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果，能夠幫助確定適合外置式傳感器安放的位置，很好的改善了電纜中間接頭局部放電超高頻檢測效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0028]第一，本發(fā)明可幫助判斷在電纜中間接頭局部放電檢測中，采用外置式傳感器的可行性，使檢測不受內(nèi)置式傳感器帶來的局限，克服內(nèi)置式傳感器現(xiàn)場應(yīng)用的局限性，操作方便，適用范圍廣泛。
[0029]第二，本發(fā)明得到了外置式傳感器的最佳安放位置，有效減小了因空氣對超高頻信號衰減作用對測量帶來的影響，大大提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0030]第三，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單、檢測精度高，易于運(yùn)用到實(shí)際工程中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法的流程圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一利用HFSS構(gòu)建好的三維仿真模型圖；
[0033]圖3為在圖2的三維仿真模型中添加激勵(lì)源與探測線的位置示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的高斯脈沖函數(shù)型激勵(lì)波形圖；
[0035]圖5為實(shí)施例一中t = 100ps時(shí)的三維仿真模型電場分布圖；
[0036]圖6為實(shí)施例一中t = 100ps時(shí)的三維仿真模型磁場分布圖；
[0037]圖7為實(shí)施例一中t = 2000ps時(shí)的三維仿真模型電場分布圖；
[0038]圖8為實(shí)施例一中t = 2000ps時(shí)的三維仿真模型磁場分布圖；
[0039]圖9為實(shí)施例一中電場變化曲線；
[0040]圖10為實(shí)施例一中磁場變化曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0041]以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0043]本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思是:首先，利用高頻結(jié)構(gòu)仿真器HFSS建立了電纜接頭的三維仿真模型，分析了在電纜接頭內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，超高頻信號通過屏蔽層斷開處輻射出來的強(qiáng)度及其分布特點(diǎn)，驗(yàn)證了采用外置式傳感器的可行性，得到了信號最強(qiáng)的傳感器最佳安放位置。然后，根據(jù)微帶貼片天線理論，制作了外置式超高頻傳感器，用于現(xiàn)場檢測。最后，利用研制的超高頻傳感器進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測分析，驗(yàn)證仿真結(jié)果。
[0044]一種提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，包括以下步驟:
[0045]步驟1:利用三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件HFSS進(jìn)行建模，通過查閱到的電纜及其中間接頭的規(guī)格尺寸進(jìn)行三維圖形的繪制，構(gòu)建電纜中間接頭三維仿真模型。
[0046]—般電纜線芯由銅導(dǎo)體、內(nèi)外半導(dǎo)電層、絕緣、金屬護(hù)套組成，電纜中間接頭主要包括金屬連接套管、半導(dǎo)電屏蔽、橡膠應(yīng)力錐、硅橡膠主絕緣等。如圖2所示，本發(fā)明構(gòu)建的電纜中間接頭三維仿真模型包括金屬連接套管1、橡膠應(yīng)力錐2和硅橡膠主絕緣3，金屬連接套管I設(shè)置在硅橡膠主絕緣3內(nèi)且兩端分別與電纜線芯連接，應(yīng)力錐2連接在硅橡膠主絕緣3兩端。
[0047]步驟2:設(shè)置模型的材料特性參數(shù)。
[0048]用到的材料有空氣、鋁、銅、PVC、XLPE、硅橡膠等。設(shè)置的參數(shù)有相對介電常數(shù)、相對磁導(dǎo)率等。
[0049]具體地，包括設(shè)置金屬連接套管、橡膠應(yīng)力錐和硅橡膠主絕緣的材料特性參數(shù)。材料特性參數(shù)包括相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率，其中，金屬連接套管設(shè)置為銅，相對介電常數(shù)為1、相對磁導(dǎo)率為0.99991 ;橡膠應(yīng)力錐設(shè)置為橡膠，相對介電常數(shù)取值范圍為2.4-3.7，相對磁導(dǎo)率為I ;硅橡膠主絕緣設(shè)置為硅橡膠，相對介電常數(shù)取值范圍為3.2-9.8，相對磁導(dǎo)率為I。
[0050]步驟3:進(jìn)行激勵(lì)源的添加、網(wǎng)格的設(shè)置、電磁場保存的設(shè)置以及探測線的設(shè)置。
[0051]步驟4:待步驟3及之前步驟完全做好后，進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確，然后進(jìn)行分析全部，即運(yùn)行仿真模型。
[0052]首先進(jìn)行validat1n check(有效性檢查)，保證所有檢查結(jié)果都為正確時(shí)，進(jìn)行Analyze All (分析全部)，若三維仿真模型檢查報(bào)錯(cuò)，則重新修改構(gòu)建的三維仿真模型。
[0053]步驟5:仿真運(yùn)行結(jié)束后,通過Field Overlays (場分布圖)觀察電場分布情況、磁場分布情況；通過變化intrinsic variables (內(nèi)部變量)下的時(shí)間設(shè)置，觀察不同時(shí)間下的分布狀況，通過時(shí)間的增長，觀察電磁場是否可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來；如果為“是”則進(jìn)行步驟6，如果為“否”則進(jìn)行步驟7。
[0054]步驟6:在results (結(jié)果)下，通過生成電場及磁場分布報(bào)告，來觀察探測線上的時(shí)域場分布曲線，對比分析信號幅值大小隨時(shí)間變化的特性，找到信號最強(qiáng)的位置。
[0055]通過create fields report (生成場分布報(bào)告)下的rectangular plot(直角坐標(biāo)點(diǎn)繪曲線)生成場分布報(bào)告。其中g(shù)eometry(幾何體)選擇步驟設(shè)置的探測線；通過選取quantity (觀察量)下的Mag_E_t (電場圖)和Mag_H_t (磁場圖)分別得到不同點(diǎn)上的時(shí)域電場分布曲線和磁場分布曲線，通過對比幾條曲線在時(shí)域下的幅值大小，找到其中幅值最大的那條，此曲線代表的位置即信號最強(qiáng)的位置。
[0056]步驟7:根據(jù)微帶貼片天線理論，制作外置式超高頻傳感器。
[0057]步驟8:利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置(即信號最強(qiáng)的位置)及周圍位置，然后對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值比較及分析；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)。
[0058]利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置及周圍位置，然后對最佳安放位置處與周圍位置處得到的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行測得信號的幅值大小數(shù)值比較及分析，驗(yàn)證是否在最佳安放位置處測得信號比周圍位置處得到的信號強(qiáng)；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)。
[0059]步驟9:通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析，對比實(shí)測和仿真結(jié)果，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置。
[0060]如果步驟5的結(jié)果為“是”，則驗(yàn)證在仿真得到的信號最強(qiáng)處是否與現(xiàn)場實(shí)測一致，即測得的信號比周圍其他位置信號幅值大，驗(yàn)證一致后，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則應(yīng)驗(yàn)證傳感器放在電纜接頭外附近測不到局放信號，即為“否”時(shí)的仿真結(jié)論，電磁場不可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來。
[0061]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0062]實(shí)施例一
[0063]以國內(nèi)某電纜廠生產(chǎn)的電纜中間接頭為例，一種提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，包括以下步驟:
[0064]步驟1:利用三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件HFSS進(jìn)行建模，通過查閱到的電纜及其中間接頭的規(guī)格尺寸進(jìn)行三維圖形的繪制，構(gòu)建電纜中間接頭三維仿真模型。
[0065]構(gòu)造的三維仿真模型如圖2所示，三維仿真模型包括金屬連接套管1、橡膠應(yīng)力錐2和硅橡膠主絕緣3，金屬連接套管I設(shè)置在硅橡膠主絕緣3內(nèi)且兩端分別與電纜線芯連接，應(yīng)力錐2連接在硅橡膠主絕緣3兩端。
[0066]步驟2:設(shè)置模型的材料特性參數(shù)。
[0067]本實(shí)施例中，金屬連接套管設(shè)置為銅，相對介電常數(shù)為1、相對磁導(dǎo)率為0.99991 ；橡膠應(yīng)力錐設(shè)置為橡膠，相對介電常數(shù)為3、相對磁導(dǎo)率為I ;硅橡膠主絕緣設(shè)置為硅橡膠，相對介電常數(shù)為7，相對磁導(dǎo)率為I。
[0068]步驟3:進(jìn)行激勵(lì)源的添加、網(wǎng)格的設(shè)置、電磁場保存的設(shè)置以及探測線的設(shè)置。
[0069]如圖3所示，在XLPE絕緣與中間接頭內(nèi)部硅橡膠交界面上添加激勵(lì)源4，并設(shè)置激勵(lì)源脈沖寬度為1ns，脈沖的峰值為1mA ;進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置，設(shè)置為限制最大元素?cái)?shù)的方式；選取需要保存電磁場的結(jié)構(gòu)部分，將其加入list (列表)，然后在保存場設(shè)置中添加設(shè)置的objectlist (對象列表)；在接頭外需要觀測場變化的位置處，添加探測線5。具體地，激勵(lì)源為脈沖高斯函數(shù)型激勵(lì)，激勵(lì)的波形圖如圖4所示。
[0070]步驟4:待步驟3及之前步驟完全做好后，進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確，然后進(jìn)行分析全部，即運(yùn)行仿真模型。
[0071]首先進(jìn)行validat1n check(有效性檢查)，保證所有檢查結(jié)果都為正確時(shí)，進(jìn)行Analyze All (分析全部)，若三維仿真模型檢查報(bào)錯(cuò)，則重新修改構(gòu)建的三維仿真模型。
[0072]步驟5:仿真運(yùn)行結(jié)束后,通過Field Overlays (場分布圖)觀察電場分布情況、磁場分布情況；通過變化intrinsic variables (內(nèi)部變量)下的時(shí)間設(shè)置，觀察不同時(shí)間下的分布狀況，通過時(shí)間的增長，觀察電磁場是否可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來；如果為“是”則進(jìn)行步驟6，如果為“否”則進(jìn)行步驟7。
[0073]仿真結(jié)束后步驟5中，t等于100ps時(shí)，電纜接頭內(nèi)及周圍的電場分布圖如圖5，磁場分布圖如圖6?？梢姶藭r(shí)激勵(lì)源激發(fā)的電磁場剛剛開始傳播，并未傳播到電纜接頭外，接頭內(nèi)激勵(lì)源附近的電磁場較大。t等于2000ps時(shí)，電纜接頭內(nèi)及周圍的電場分布圖如圖7，磁場分布圖如圖8。此時(shí)電磁場已經(jīng)通過金屬層斷開處輻射到電纜接頭外。
[0074]步驟6:在results (結(jié)果)下，通過生成電場及磁場分布報(bào)告，來觀察探測線上的時(shí)域場分布曲線，對比分析信號幅值大小隨時(shí)間變化的特性，找到信號最強(qiáng)的位置。
[0075]通過create fields report (生成場分布報(bào)告)下的rectangular plot(直角坐標(biāo)點(diǎn)繪曲線)生成場分布報(bào)告。其中g(shù)eometry(幾何體)選擇步驟設(shè)置的探測線；通過選取quantity (觀察量)下的Mag_E_t (電場圖)和Mag_H_t (磁場圖)分別得到不同點(diǎn)上的時(shí)域電場分布曲線和磁場分布曲線，通過對比幾條曲線在時(shí)域下的幅值大小，找到其中幅值最大的那條，此曲線代表的位置即信號最強(qiáng)的位置。
[0076]通過步驟3設(shè)置的探測線，可得到此線上不同位置處的電磁場變化曲線。在設(shè)置時(shí)取此線上的均勻的5個(gè)點(diǎn)，得到的電場、磁場變化曲線分別如圖9和圖10。由圖可知，normalized Distance = O的虛線曲線表示的點(diǎn)比其他位置的電場、磁場分布均強(qiáng),是理想的傳感器安放位置。由其中顯示的normalized Distance = O,可知此點(diǎn)位置為屏蔽層斷開處、靠近接地線的一側(cè)，即探測線的最左處。
[0077]步驟7:根據(jù)微帶貼片天線理論，制作外置式超高頻傳感器。
[0078]步驟8:利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置(即信號最強(qiáng)的位置)及周圍位置，然后對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值比較及分析；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)。
[0079]進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測。將傳感器安裝在步驟6得到的理想安裝位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測得的局放信號的峰峰值為53.SmV ;然后移動(dòng)超高頻傳感器至周圍其他位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測得的局放信號都比移動(dòng)前弱，固定在一處測得的峰峰值為26.9mV。
[0080]步驟9:通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析，對比實(shí)測和仿真結(jié)果，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置。
[0081]對比實(shí)測和仿真結(jié)果，通過此種方法得到的最佳安放位置比周圍其他位置測得的信號強(qiáng)，提高了電纜中間接頭局部放電超高頻檢測效果。
[0082]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:利用三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件HFSS進(jìn)行建模，通過查閱到的電纜及其中間接頭的規(guī)格尺寸進(jìn)行三維圖形的繪制，構(gòu)建電纜中間接頭三維仿真模型； 步驟2:設(shè)置模型的材料特性參數(shù)； 步驟3:進(jìn)行激勵(lì)源的添加、網(wǎng)格的設(shè)置、電磁場保存的設(shè)置以及探測線的設(shè)置； 步驟4:待步驟3及之前步驟完全做好后，進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確，然后進(jìn)行分析全部，即運(yùn)行仿真模型； 步驟5:仿真運(yùn)行結(jié)束后，通過場分布圖觀察電場分布情況、磁場分布情況；通過變化內(nèi)部變量下的時(shí)間設(shè)置，觀察不同時(shí)間下的分布狀況，通過時(shí)間的增長，觀察電磁場是否可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來；如果為“是”則進(jìn)行步驟6，如果為“否”則進(jìn)行步驟7 ； 步驟6:在結(jié)果下，通過生成電場及磁場分布報(bào)告，來觀察探測線上的時(shí)域場分布曲線，對比分析信號幅值大小隨時(shí)間變化的特性，找到信號最強(qiáng)的位置； 步驟7:根據(jù)微帶貼片天線理論，制作外置式超高頻傳感器； 步驟8:利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置及周圍位置，然后對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值比較及分析；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)； 步驟9:通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析，對比實(shí)測和仿真結(jié)果，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，步驟2具體包括設(shè)置金屬連接套管、橡膠應(yīng)力錐和硅橡膠主絕緣的材料特性參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，步驟2中所述的材料特性參數(shù)包括相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率，其中，金屬連接套管設(shè)置為銅，相對介電常數(shù)為1、相對磁導(dǎo)率為0.99991 ;橡膠應(yīng)力錐設(shè)置為橡膠，相對介電常數(shù)為2.4-3.7、相對磁導(dǎo)率為I ;硅橡膠主絕緣設(shè)置為硅橡膠，相對介電常數(shù)為3.2-9.8、相對磁導(dǎo)率為I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，所述步驟3進(jìn)一步包括: 在XLPE絕緣與中間接頭內(nèi)部硅橡膠交界面上添加激勵(lì)源，并設(shè)置激勵(lì)源脈沖寬度為1ns，脈沖的峰值為1mA ;進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置，設(shè)置為限制最大元素?cái)?shù)的方式；選取需要保存電磁場的結(jié)構(gòu)部分，將其加入列表，然后在保存場設(shè)置中添加設(shè)置的對象列表；在接頭外需要觀測場變化的位置處，添加探測線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，所述步驟4進(jìn)一步包括: 首先進(jìn)行有效性檢查，保證所有檢查結(jié)果都為正確時(shí)，進(jìn)行Analyze All分析全部，若三維仿真模型檢查報(bào)錯(cuò)，則重新修改構(gòu)建的三維仿真模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，所述步驟6進(jìn)一步包括: 通過生成場分布報(bào)告下的直角坐標(biāo)點(diǎn)繪曲線生成場分布報(bào)告。其中幾何體選擇步驟設(shè)置的探測線；通過選取觀察量下的電場圖和磁場圖分別得到不同點(diǎn)上的時(shí)域電場分布曲線和磁場分布曲線，通過對比幾條曲線在時(shí)域下的幅值大小，找到其中幅值最大的那條，此曲線代表的位置即信號最強(qiáng)的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，步驟8具體為: 利用制作的傳感器進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，如果步驟5的結(jié)果為“是”，則傳感器放在得到的最佳安放位置及周圍位置，然后對最佳安放位置處與周圍位置處得到的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行測得信號的幅值大小數(shù)值比較及分析，驗(yàn)證是否在最佳安放位置處測得信號比周圍位置處得到的信號強(qiáng)；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則傳感器放在電纜接頭外附近，觀察測到的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高IlOkV電纜接頭局部放電超高頻檢測效果的方法，其特征在于，步驟9具體為: 如果步驟5的結(jié)果為“是”，則驗(yàn)證在仿真得到的信號最強(qiáng)處是否與現(xiàn)場實(shí)測一致，即測得的信號比周圍其他位置信號幅值大，驗(yàn)證一致后，得到適合外置式傳感器安放的最佳位置；如果步驟5的結(jié)果為“否”，則應(yīng)驗(yàn)證傳感器放在電纜接頭外附近測不到局放信號，即為“否”時(shí)的仿真結(jié)論，電磁場不可以通過電纜中間接頭屏蔽層斷開處輻射出來。
【文檔編號】G01R31/12GK104198902SQ201410412717
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】李立學(xué), 鄭益慧, 王昕 , 張義龍, 張楊, 王書春 申請人:上海交通大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司松原供電公司