古币式天线试验.docx

3.5开关柜内天线最优检测点试验研究由表2.4数据可以得，在同一个平面上的各检测点其场强幅值相差很小，检测效果相近。因此，重复验证每一个检测点在不同放电源下的检测效果意义不大。基于此，本节综合考虑表2.4中各个检测点总体检测效果和检测波动性，在每一个面上选取一个检测效果最好的检测点作为试验验证点，即C、F、I、K四个点(表2.4中灰色区域的检测点)。试验接线图如图3.17所示，放电缺陷模型分别采用与仿真对应的四种放电模型，超高频天线传感器频带为前文设计的微带天线传感器，数字示波器同3.5小节。本试验每次设置一个放电源，一个检测传感器。为保证相同放电源下每次试验的放电情况相同，在相同放电源下，除了保证施加电压值相同外，还通过观察罗氏线圈传感器的波形幅值，保持每次放电的放电量相同。首先加压达到设定电压值，5分钟以后开始采集数据，考虑到放电的不稳定性，每隔5分钟采集一次数据，每次采集100组数据，一共采集3次，最后得出一共300组样本数据的波形幅值的平均值作为最终结果。然后将波形幅值平均值按2.6节进行归一化处理，将处理后的结果与仿真结果进行对比。 电流互感器内部气隙放电(O1)的试验验证将固体内气隙放电模型放置在B相电流互感器附近，将超高频天线分别放置于仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.18所示，波形幅值及其归一化结果如表3.2所示，试验结果与仿真结果对比如图3.19所示。图3.17 验证试验接线图Fig.3.17 Verification test circuit图3.18放电点O1的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.18 PD time-domain waveforms of each detecting point under discharge point O1表3.2放电点O1的各检测点信号幅值Tab.3.2 Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O1检测点CFIK信号幅值/mV80.139.6170.196.9信号幅值（归一化值）0.4710.23310.57图3.19放电点O1的试验与仿真结果对比Fig.3.19 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O1从以上结果可得，当放电源为电流互感器内部气隙放电时，各检测点波形幅值的试验值的相对大小略高于仿真值，4个检测点之间的波形幅值的差异没有仿真时明显，但总体变化趋势和仿真结果一致。 断路器支撑绝缘子沿面放电(O2)的试验验证将沿面放电模型放置在A相断路器支撑绝缘子附近，将超高频天线分别放置于仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.20所示，波形幅值及其归一化结果如表3.3所示，试验结果与仿真结果对比如图3.21所示。图3.20放电点O2的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.20 PD time-domain waveforms of each detecting point under discharge point O2 表3.3 放电点O2的各检测点信号幅值Tab.3.3 Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O1检测点CFIK信号幅值/mV35.58.52667信号幅值（归一化值）0.530.1270.3591图3.21放电点O2的试验与仿真结果对比Fig.3.21 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O2从以上结果可得，当放电源为断路器支撑绝缘子沿面放电时，C、I两检测点波形幅值的试验值的相对大小略小于仿真值，其余两检测点的试验波形幅值与仿真值吻合度较高，但总体变化趋势和仿真结果一致。 断路器自由金属微粒放电(O3)的试验验证将自由金属微粒放电模型放置在C相断路器支撑绝缘子附近，将超高频天线分别放置于仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.22所示，波形幅值及其归一化结果如表3.4所示，试验结果与仿真结果对比图如3.23所示。表3.4放电点O3的各检测点信号幅值Tab.3.4Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O3检测点CFIK信号幅值/mV35.98.752.958.3信号幅值（归一化值）0.750.150.981图3.22放电点O3的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.22 PD time-domain waveforms of each detecting point under discharge point O3图3.23放电点O3的试验与仿真结果对比Fig.3.20 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O3从以上结果可得，当放电源为断路器附近的自由金属微粒放电时，各检测点的波形幅值的相对大小情况比仿真值有一定偏差，这是由于自由金属微粒放电是一种极不稳定的放电，金属微粒会在电场作用下发生位移，局部放电量随时发生剧烈变化，无法保证每次试验的放电量相等。虽然在该放电源下试验结果相对于仿真时有一定偏差，但各检测点波形幅值的变化趋势和仿真结果还是比较一致。 后柜上部套管沿面放电(O4)的试验验证将沿面放电模型放置在后柜上部C相穿屏套管附近，将超高频天线分别放置于仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.24所示，波形幅值及其归一化结果如表3.5所示，试验结果与仿真结果对比图如3.25所示。图3.24放电点O4的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.24 PD time- domain waveforms of each detecting point under discharge point O4表3.5 放电点O4的各检测点信号幅值Tab.3.5 Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O4检测点CFIK信号幅值/mV52.59.443555.5信号幅值（归一化值）0.9460.170.631图3.25放电点O4的试验与仿真结果对比Fig.3.25 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O4从以上结果可得，当放电源为后柜穿屏套管表面的沿面放电时，各检测点的波形幅值的相对大小情况比仿真值偏小，但是位于前柜门的I点，其检测波形的归一化值相对于仿真时偏小了35.7%，这是由于I点位于前柜门，距离该放电源最远，而且I点和后柜的套管之间存在着各种复杂的组件。在仿真建模时，某些比较小的组件没有进行建模，这些尺寸较小的单个组件虽然对电磁波传播的影响较小，但多个组件对电磁波叠加的影响就会严重影响仿真结果。但总体来说，各检测点波形幅值的变化趋势和仿真结果比较一致。 后柜下部电缆接头针板放电(O5)的试验验证将针板放电模型放置在后柜下部B相电缆接头附近，将超高频天线分别放置与仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.26所示，波形幅值及其归一化结果如表3.6所示，试验结果与仿真结果对比图如3.27所示。图3.26放电点O5的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.26 PD time- domain waveforms of each detecting point under discharge point O5表3.6 放电点O5的各检测点信号幅值Tab.3.6 Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O5检测点CFIK信号幅值/mV3.628.92.033.24信号幅值（归一化值）0.12510.070.112图3.27放电点O5的试验与仿真结果对比Fig.3.27 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O5从以上结果可得，当放电源为后柜下部电缆接头处的针板放电时，各检测点的归一化波形幅值与仿真结果十分吻合。 前柜下部套管内部气隙放电(O6)的试验验证将固体内气隙放电模型放置在后柜下部B相电缆接头附近，将超高频天线分别放置于仿真模型中C、F、I、K检测点对应的位置，保证每次的加压值和罗氏线圈电流传感器的波形幅值相同，进行局部放电试验，四个检测点的超高频天线波形时域图如图3.28所示，波形幅值及其归一化结果如表3.7所示，试验结果与仿真结果对比图如3.29所示。表3.7 放电点O6的各检测点信号幅值Tab.3.7 Amplitude values of signals in each detecting point under discharge point O6检测点CDIK信号幅值/mV195.668.473.449.2信号幅值（归一化值）10.350.3750.252图3.28放电点O6的各检测点局部放电时域波形图Fig.3.28 PD time- domain waveforms of each detecting point under discharge point O6图3.29放电点O6的试验与仿真结果对比Fig.3.29 Comparison charts of test results and emulational ones under discharge point O6从以上结果可得，当放电源为前柜下部套管内的气隙放电时，除了位于后柜底板的I检测点其归一化波形幅值相比仿真值略小外，其余各点归一化幅值与仿真值较吻合，总体来说，各个检测点的归一化波形幅值的相对小大与仿真结果一致。3.6 本章小结本章分别介绍了两种分形天线的设计及其性能测试，并得出以下结论： 所设计的宽带超宽带天线频带为565MHz850MHz，而超宽带超宽带天线的电压驻波比（VSWR）带宽为0.4-1GHz，带宽比为2.5，外形尺寸为250mm250mm1mm。相比而