[发明专利]提高110kV电缆接头局部放电超高频检测效果的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力信息技术领域，具体地，涉及一种通过HFSS电磁仿真来提高110kV电缆接头局部放电超高频检测效果的方法。

背景技术

交联聚乙烯(简称XLPE)电力电缆以其优越的电气性能、敷设容易、运行维护简单等优点被广泛应用于电力系统各个电压等级的输电线路中。但随着运行时间的增长，XLPE电缆及其接头引起的电力事故不断增加，其中电缆中间接头更是高压电缆绝缘的薄弱环节和典型运行故障部位。因此，电缆中间接头的绝缘性能受到了重点关注。随着局部放电超高频检测方法在电力变压器和GIS上的成功应用，电力电缆中间接头的绝缘性能检测越来越多地采用此方法。超高频检测法所用的传感器有外置式和内置式两种。内置式传感器需要把传感器置入在电缆中间接头中，这需要在敷设电缆时安装实现，而对于已经投入运行的电缆很难实施。并且，传感器置入电缆中间接头内，电缆中间接头的电场分布会受到影响，如果安装位置不当反而会使电缆中间接头发生故障。由此可知,内置式传感器现场应用有很大的局限性。

因此，很有必要采用更具普遍适用性的外置式传感器。而且对于外置式传感器的使用，由于三相交叉互联的电缆中间接头的屏蔽层是断开的，所以电磁信号可能通过屏蔽层断开处辐射出来被外置式传感器接收到。但超高频信号在空气中传播时衰减迅速，传感器安放位置不同接收到信号的大小有很大不同。如果传感器安放位置不佳，会因信号在空气中的衰减作用，检测不到信号或者信号过小，这样容易造成误检测。因此，如何根据电缆中间接头的结构特点及局部放电特性，描述接头外辐射出的电磁场信号的分布特点，确定适合传感器安放的接头外信号最强处，提高检测效果，是目前需要解决的问题。

发明内容

为克服现有技术方法的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过HFSS电磁仿真来提高110kV电缆中间接头局部放电超高频检测效果的方法，此方法能够帮助确定适合外置式传感器安放的位置，很好的改善了电缆中间接头局部放电超高频检测效果。

为达到上述目的，本发明提供一种提高110kV电缆接头局部放电超高频检测效果的方法，包括以下步骤：

步骤1：利用三维结构电磁场仿真软件HFSS进行建模，通过查阅到的电缆及其中间接头的规格尺寸进行三维图形的绘制，构建电缆中间接头三维仿真模型；

步骤2：设置模型的材料特性参数；

步骤3：进行激励源的添加、网格的设置、电磁场保存的设置以及探测线的设置；

步骤4：待步骤3及之前步骤完全做好后，进行有效性检查，保证所有检查结果都为正确，然后进行分析全部，即运行仿真模型；

步骤5：仿真运行结束后，通过场分布图观察电场分布情况、磁场分布情况；通过变化内部变量下的时间设置，观察不同时间下的分布状况，通过时间的增长，观察电磁场是否可以通过电缆中间接头屏蔽层断开处辐射出来；如果为“是”则进行步骤6，如果为“否”则进行步骤7；

步骤6：在结果下，通过生成电场及磁场分布报告，来观察探测线上的时域场分布曲线，对比分析信号幅值大小随时间变化的特性，找到信号最强的位置；

步骤7：根据微带贴片天线理论，制作外置式超高频传感器；

步骤8：利用制作的传感器进行现场实测，如果步骤5的结果为“是”，则传感器放在得到的最佳安放位置及周围位置，然后对实测数据进行数值比较及分析；如果步骤5的结果为“否”，则传感器放在电缆接头外附近，观察测到的数据；

步骤9：通过实测数据分析，对比实测和仿真结果，得到适合外置式传感器安放的最佳位置。

依照本发明较佳实施例所述的提高110kV电缆接头局部放电超高频检测效果的方法，步骤2具体包括设置金属连接套管、橡胶应力锥和硅橡胶主绝缘的材料特性参数。

依照本发明较佳实施例所述的提高110kV电缆接头局部放电超高频检测效果的方法，步骤2中所述的材料特性参数包括相对介电常数和相对磁导率，其中，金属连接套管设置为铜，相对介电常数为1、相对磁导率为0.99991；橡胶应力锥设置为橡胶，相对介电常数为2.4-3.7、相对磁导率为1；硅橡胶主绝缘设置为硅橡胶，相对介电常数为3.2-9.8、相对磁导率为1。

依照本发明较佳实施例所述的提高110kV电缆中间接头局部放电超高频检测效果的方法，所述步骤3进一步包括：