GIS閃絡(luò)放電聲壓分布仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear--GIS）具有占地面積小、不受環(huán)境干擾、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以在電力系統(tǒng)傳輸中的應(yīng)用非常廣泛。但在加工、運(yùn)輸和現(xiàn)場裝配的過程中，不可避免地會存在如金屬突起物等缺陷，這些缺陷會導(dǎo)致GIS發(fā)生閃絡(luò)、局部放電等故障，從而導(dǎo)致GIS系統(tǒng)的崩潰，易造成停電時間長、維修費(fèi)用高等嚴(yán)重的后果。所以在故障發(fā)生之前檢測出GIS內(nèi)部的缺陷是非常必要的，目前檢測放電的方法主要有電氣測

2、量法、超聲波法、特高頻法等。超聲波檢測法是以非入侵的方式對聲波振動信號進(jìn)行測量，將超聲傳感器粘貼于GIS筒壁來接收放電產(chǎn)生的聲波振動信號，不會破壞GIS的結(jié)構(gòu)，具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，且操作簡便。但是采用此法必須要了解聲波在GIS中的傳播屬性以及聲波與GIS結(jié)構(gòu)之間發(fā)生相互作用所產(chǎn)生的聲壓分布。
　　本文運(yùn)用通用性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高和離散單元靈活性大的有限元法來求解聲振耦合問題，基于有限元分析軟件ANSYS建立GIS聲固耦合分析模型來

3、模擬GIS放電輻射的聲場。GIS幾何模型包含鋁合金金屬殼、導(dǎo)電桿以及絕緣子三項(xiàng)電氣元件，GIS的放電聲源的模擬在ANSYS中表現(xiàn)為加載載荷，選擇的聲源為頻率在1kHz～200kHz脈動球聲源，然后仿真出GIS放電聲場。通過ANSYS后處理器得到顯示GIS筒壁上的聲壓分布的云圖，發(fā)現(xiàn)以聲源點(diǎn)為中心呈對稱分布的圓筒壁上的聲壓基本上是均勻的。通過后處理器提取了GIS圓桶內(nèi)外測試點(diǎn)的聲壓，得到了離放電聲源距離不同的A～G七個點(diǎn)的聲壓分布圖，并且

4、得出結(jié)論:GIS殼體外部聲壓明顯小于內(nèi)部聲壓，當(dāng)離聲源越來越遠(yuǎn)時，聲壓相應(yīng)地發(fā)生了衰減，且經(jīng)過絕緣子之后的聲壓衰減的更為明顯;低頻段測得的聲壓值比高頻段的聲壓值要低，說明聲壓的波長越短，穿透能力越強(qiáng)且方向性好，發(fā)散性低。
　　為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，搭建了檢測GIS放電聲波信號的測量電路，測量原理是運(yùn)用基于PVDF壓電薄膜材料研制的傳感器檢測放電信號，用電荷放大器將電荷信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，用帶通濾波電路濾除掉噪聲信號，用后置放大