论文摘要
在全封闭气体组合电器(GIS)局部放电在线检测技术中,特高频检测法UHF法得到了广泛应用。UHF法是通过检测放电源所激发的电磁波确定局部放电位置,所以电磁波在GIS内传播规律的系统研究对提高检测灵敏度和放电定位有重要理论意义和实际应用价值。本论文基于有限元法(FEM)对GIS内的电磁波传播特性进行了研究。由于实际GIS内部结构复杂,为了提高电磁波传播数值仿真效率,研究了电磁场简化模型对仿真精度的影响。首先通过对现有实用化的GIS进行高精度建模,精确地考虑各种特征,并精确分析电磁波传播幅值和频率特性；然后基于提高FEM分析效率考虑,对精确模型进行简化；最后比较了简化后分析结果与精确分析结果,确定合理简化模型。利用得出的简化机制对GIS直线腔体、L型接头和T型接头等GIS标准结构进行简化,基于简化后的模型,对电磁波传播规律进行了仿真研究。研究了泄漏电磁波S参数与泄漏频率的关系,同时对GIS内电磁场分布进行了研究。局部放电中产生的高频电磁波中含有高次模分量,高次模的传播与TEM基模有很大区别,本文对高次模也进行了研究。通过研究,提出了一套对于GIS特征的简化方案,该方案可以在对计算结果影响最小的情况下极大的减少模型的计算量,对于今后GIS仿真计算中模型简化有指导意义。通过本文的研究,提出了建立GIS简化模型的原则,即盆式绝缘子应作适当简化,而GIS内高压导体不采取简化措施。根据简化方案仿真UHF信号在GIS直腔体中以及经过GIS中的其他组件(L型转角、T型转角等)时的传播规律,得到UHF信号在GIS泄漏的一般规律。当TEM波在转角壳体内传播是会发生模式转换。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 研究目的和意义1.2 GIS局部放监测方法1.2.1 化学监测法1.2.2 超声检测法1.2.3 UHF（特高频）法1.3 国内外研究情况1.4 UHF法在检测局部放电时存在的问题1.5 本文研究特色及主要研究内容第2章 GIS内电磁波传播原理2.1 GIS内部UHF电磁波的产生2.2 GIS内部UHF电磁波的传播2.2.1 同轴波导原理2.2.2 同轴波导中的高次模2.3 微波元件等效二端口网络第3章 有限元法及有限元计算软件3.1 有限元法基础3.1.1 Maxwell方程组3.2 有限元法基本思想3.3 高频电磁计算软件HFSS3.3.1 HFSS简介3.3.2 HFSS棱边法优势3.3.3 HFSS的自适应迭代算法第4章 GIS特征分析及计算模型简化4.1 GIS特征分析4.2 GIS各组件的特征的简化4.2.1 绝缘子简化4.2.2 高压导体简化4.3 验证模型的建立4.3.1 泄漏电磁波分析原理与方法4.3.2 验证模型建立4.4 仿真结果分析4.4.1 绝缘子简化对结果的影响4.4.2 高压导体简化对结果的影响4.4.3 其他特征的简化对结果的影响4.5 小结第5章 GIS各主要组件内的电磁波传播特性5.1 直通母线模块的电磁波传播特性5.1.1 TEM波的传播特性5.1.2 高次模电磁波传播特性5.2 母线L型转角模块的电磁波传播特性5.2.1 TEM波的传播特性5.2.2 高次模电磁波传播特性5.3 母线T型转角模块的电磁波传播特性5.3.1 TEM波的传播特性5.3.2 高次模电磁波传播特性5.4 母线十字型转角模块的电磁波传播特性5.4.1 TEM波的传播特性5.4.2 高次模电磁波传播特性5.5 小结第6章 结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果致谢
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