基于光学电场传感器的绝缘子劣化检测技术研究

摘要

输电线路绝缘子串存在劣化绝缘子时,绝缘强度下降,容易发生闪络,对电网安全构成严重威胁。复合绝缘子因其体积小、重量轻、机械强度高、抗震性能优异、耐污性能好、生产周期快、质量稳定性高等优点,得以在近几年的电网建设中被大量地使用。但是,目前我国甚至世界上还没有一种能够准确、简便地检测输电线路上含有缺陷复合绝缘子的方法或仪器。
　　本文提出了利用光学电场传感器测量绝缘子劣化的方法。基于电光效应原理设计了光学电场传感器及相应的光电检测系统,提出了组合激光光源、光学晶体、光电探测器等重要部件的选择原则。
　　本文针对光学传感器测量直流电场中存在的问题,提出了双波长测量方法,推导了双波长测量方式下的电场精度计算公式。通过实验方法研究了光学晶体生产工艺、传感器封装材料参数差异、电场强弱、传感器安装位置对电场测量精度的影响。
　　本文以光学电场传感器为主要部件,设计了高压环境下电场强度的测量仪器,提出了复合绝缘子及其它种类绝缘子劣化的带电测量方法。建立了高压试验大厅中220kV悬垂复合绝缘子电场分布的有限元仿真模型,计算得到了绝缘子串理论电场分布,并通过与在线试验的对比,验证了仿真模型、计算方法的正确性与有效性。
　　论文设计了绝缘子串在线检测实验方案,大量实验结果表明:绝缘子在高压端、低压端以及中部的劣化都能通过电场测量结果表现出来,说明本文检测方法可有望成为输电线路上带电检测劣化绝缘子的有效手段。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外劣化绝缘子检测的主要方法

1.3 光学电场传感器用于劣化绝缘子检测的系列问题

1.4本文研究的主要内容和创新点

第2章 光学电场传感器的原理及设计

2.1电光效应

2.2光学电场传感器原理

2.3光学电场传感器设计

2.4本章小结

第3章 光学电场传感器的性能测试

3.1晶体等效电光系数测量

3.2弱电场条件下的性能测试

3.3 平板电极实验

3.4 性能重复性实验

3.5 频率特性实验

3.6 本章小结

第4章 基于光学电场传感的绝缘劣化在线检测

4.1光学电场传感器在线检测绝缘劣化的原理

4.2绝缘子劣化的判断依据

4.3 绝缘劣化在线监测仪结构设计

4.4绝缘子劣化的仿真计算与实验室实验

4.5 绝缘劣化在线检测试验

4.6 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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