換流變壓器局部放電超高頻傳播特性及監(jiān)測傳感器研究.pdf

1、局部放電是導致變壓器絕緣過早失效的主要因素，也是變壓器絕緣老化及劣化的標志，對變壓器局部放電在線監(jiān)測的研究具有重要的學術意義與應用價值。換流變壓器閥側(cè)繞組主絕緣不僅要承受交流和直流電壓的作用，還要承受重復性的暫態(tài)電壓作用。一方面，這種暫態(tài)電壓會加速降低繞組絕緣強度，引發(fā)、甚至加劇局部放電，最終導致?lián)Q流變壓器的運行出現(xiàn)故障；另一方面，這種暫態(tài)電壓會對脈沖電流傳感器造成干擾，降低脈沖電流法的監(jiān)測靈敏度。
　　超高頻監(jiān)測突出的優(yōu)點是抗干

2、擾能力強，能有效避開暫態(tài)電壓造成的干擾。然而，將超高頻法應用于換流變壓器局部放電監(jiān)測仍需在超高頻電磁波傳播特性、傳感器技術、超高頻信號實時采集技術和復合電壓下局部放電特性研究等方面開展深入研究。為此，本文結(jié)合電磁場仿真技術、微波與天線理論和信號處理技術，開展了換流變壓器局部放電超高頻信號傳播特性和超高頻監(jiān)測傳感器的研究。論文包括以下主要內(nèi)容：
　　①采用時域有限差分法建立了500 kV單相換流變壓器物理模型，分析了內(nèi)部組件對超高頻

3、電磁波信號幅值、傳播時間、頻譜及識別特征的影響；對比了放電發(fā)生在不同位置時兩側(cè)箱壁上電場分布的特點；研究了網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)套管泄露超高頻電磁波信號的能力，及其對超高頻電磁波信號頻譜、識別特征的影響。
　?、谠趥鹘y(tǒng)Hilbert分形輻射臂上增加寄生臂條，設計了多臂Hilbert分形天線；然后引入層疊式貼片結(jié)構(gòu)，設計了層疊式多臂Hilbert分形天線。通過仿真分析了寄生臂寬度及其與主輻射臂的間距、基底厚度等參數(shù)對天線性能的影響，選取了合適的

4、天線幾何參數(shù)。采用層疊式多臂Hilbert分形天線作為陣元組成了2×2元陣列天線，設計了Wilkinson一分四功分器作為饋電網(wǎng)絡。設計了超高頻放電信號混頻處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能將中心頻率在300~1000 MHz頻帶內(nèi)、帶寬為20MHz、40 MHz、80 MHz或160MHz信號頻率降至DC~10 MHz、DC~20 MHz、DC~40 MHz或DC~80 MHz頻率范圍。
　　③搭建了脈動直流電壓下局部放電試驗平臺，設計了四種典