电力变压器绝缘成型件的局部放电特性及其绝缘性能综合评价方法

本文搭建了电力变压器绝缘成型件的局部放电特性和闪络特性测试平台,获得了不同绝缘成型件的局部放电起始场强、局部放电起始放电量、局部放电熄灭场强、沿面闪络场强等4个关键绝缘指标的分布规律。结果表明:绝缘成型件的局部放电起始场强随着电极间距的增大而降低,平行分量下当电极间距从10 mm增大到25 mm时,局部放电起始场强降低了40.6%左右,不同分量下局部放电起始放电量为8.51~13.70 pC;在平行分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.55~2.85 kV/mm和1.43~1.78 kV/mm;在垂直分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.65~3.35 kV/mm和4.31~5.49 kV/mm。不同绝缘成型件表面形貌对其沿面闪络特性影响显著,表面压纹凹槽越密集,尺寸越大,阻碍沿面放电发展的效果越好。基于测试的试样数据库,提出基于熵权法的绝缘成型件综合性能评价方法,利用绝缘成型件放电特性的4个指标以及表观密度、尺寸偏差的离散程度确定不同性能指标的权重,对不同绝缘件进行了综合性能评价,验证了该评价方法的合理性。

?40℃条件下油纸绝缘沿面局部放电特性及击穿特性

为研究寒冷条件下油纸绝缘的沿面放电特性,建立了能够模拟最低温度为?50℃的高压低温试验系统,采用具有强平行电场分量的沿面电场模型,对比研究了?40℃及40℃条件下油纸绝缘的局部放电特性及击穿特性。研究结果表明:?40℃下局部放电的起始电压和熄灭电压分别比40℃下时高约18%及12%;局部放电发展过程可划分为3个阶段,?40℃下每阶段的平均放电量均小于40℃下的平均放电量,?40℃下局部放电图谱有明显的非对称特征;?40℃下的击穿电压比40℃下低约16%,首次引入水活度的概念对击穿电压下降的现象进行了机制解释,认为降温过程中变压器油游离水会析出形成微小冰粒,这部分冰粒积聚在纸板表面加剧了电场畸变,从而导致了击穿电压下降。最后,根据试验结果给出了特高压变压器的低温绝缘设计及试验检测的建议。研究结果有助于进一步理解低温下油纸绝缘的放电机制。

投切过电压累积作用下干式空心电抗器匝间绝缘局部放电特性

为研究投切干式空心电抗器过程中产生的指数衰减振荡过电压对匝间绝缘的影响,制作了模拟实际干式空心电抗器匝间绝缘结构的试样模型,搭建了指数衰减振荡过电压试验平台和局部放电测试平台,研究投切过电压累积作用下匝间绝缘局部放电特性参数的变化规律并进行验证性试验。结果表明:投切过电压导致干式空心电抗器匝间绝缘强度大幅下降,应减少投切次数或采取措施限制投切过电压幅值;综合多个局部放电特征参数的变化规律可以表征过电压累积作用导致匝间绝缘老化的程度;过电压作用下发生的局部放电是导致匝间绝缘老化的主要原因之一。通过提高匝间绝缘局部放电起始电压的方法增强绝缘,为电抗器改进制造工艺提供参考。

不均匀电场中C_3F_7CN/CO_2混合气体直流局部放电特性

近年来C_3F_7CN气体作为优异的环保绝缘介质成为了SF_6替代气体领域的研究热点,然而目前鲜见其混合气体直流局部放电特性的研究。为此,利用针–板电极模拟不均匀电场测试了C_3F_7CN/CO_2混合气体在直流电压下的局部放电起始电压,获得了气压、电压极性和电场不均匀度对气体局部放电起始电压的影响规律,并与SF_6及SF_6/N_2混合气体进行了对比。结果表明,C_3F_7CN/CO_2混合气体的局部放电起始电压随气压的增大呈现出非线性增长趋势;特定电场不均匀系数和电压极性下,C_3F_7CN/CO_2混合气体的局部放电起始电压随气压变化而表现出"驼峰效应";C_3F_7CN/CO_2混合气体的局部放电起始电压受电压极性影响较大;此外,当电场不均匀系数在5.74～49.93范围内时,C_3F_7CN/CO_2混合气体的局部放电起始电压存在着极小值。直流局部放电特性的研究发现C_3F_7CN/CO_2混合气体抑制直流局部放电的能力相当甚至优于SF_6/N_2混合气体。

交流GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的运动和局部放电特性

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)绝缘子沿面闪络严重威胁供电安全,故障诱因通常归结为GIS绝缘子表面存在的金属颗粒。GIS内金属颗粒尺寸主要是亚毫米级,认识和了解GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的局部放电特性和运动特性是分析GIS绝缘子沿面闪络诱因无法回避的问题,但因为研究难度较大,一直以来GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的局部放电特性和运动特性尚不被掌握。为此,在前期研究的基础上,建立灵敏度可达0.02pC的综合局放测量系统和运动观测系统,观测获得了GIS绝缘子表面单个、2个、多个亚毫米级金属颗粒的运动特性和局部放电特性,采用有限元法和电磁场理论分析GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的运动机制和局部放电机制,并揭示了两者的关联关系,最后讨论特高频法现场检测技术对GIS绝缘子表面亚毫米级金属颗粒的检测失效问题。

温度对油纸绝缘扁平气隙缺陷局部放电特性的影响(英文)

Partial discharge based risk assessment method has rapidly developed as an effective diagnosis method in oil/pressboard insulation system.The temperature in field power transformer is variable according to loading and the PD properties in insulation are also variable in different temperature.In order to assess the influence of temperature on partial discharge properties in oil/pressboard insulation system,a partial discharge testing system with temperature adjusting function was adopted in this paper.The partial discharge data obtained from the experimental work were presented in phase-resolved PD(PRPD) pattern analysis and pulse sequence analysis(PSA).The single pulse in time domain at different temperature is also analysed in this paper.

氟化液沸腾工况下的局部放电特性分析

相变冷却技术以其特有的物性优势和绝缘特征,逐渐应用于大功率电力电子设备冷却,并展现出良好的散热能力。但在特高压电力电子设备相变冷却技术的研发过程中,必须保证电力电子器件或装置在制冷剂及其沸腾环境下仍满足绝缘要求。为了探究制冷剂沸腾对局部放电阈值的影响,认识沸腾气泡影响下的局部放电规律,文中利用针—板电极模拟电力电子装置中常见的极不均匀电场环境,并搭建了基于50 Hz高压交流耐压测试系统的局部放电检测平台;利用PRPD图谱特征及其统计算法,对比了制冷剂环境及其沸腾工况下的局部放电起始电压以及放电特性,并获得了气泡的放电特征,以及测试电压范围内沸腾对局部放电影响的发展规律。分析结果表明:制冷剂的沸腾会降低绝缘环境的绝缘阈值。但是,由于气泡受电场力的影响,沸腾对局放仅在一定的电压条件下有影响。

光伏背板用KPK绝缘封装材料局部放电特性分析

在光伏发电产业蓬勃发展的背景下,光伏背板市场中KPK背板的应用空间呈现出空前的增长趋势。但受高电压因素的影响,KPK背板具备局部放电特性,会一定程度上损坏光伏发电绝缘系统。因此,必须进一步明确KPK背板材料的绝缘老化机理,促进其使用寿命的延长。文章通过搭建实验平台的方式,对KPK光伏背板绝缘封装材料局部放电特性进行分析,得出局部放电相位分布图,总结局部放电特性,供研究人员参考。

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料局部放电和导热特性研究

为研究纳米二氧化硅掺杂环氧树脂的局部放电起始电压及导热性,制备了不同纳米粒子含量的纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料试样,测试其局部放电起始电压和热导率。结果表明:在纳米粒子含量为5%时,纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的局部放电起始电压达到最大值,较纯环氧树脂提高了22.5%;复合材料热导率达到最大值,较纯环氧树脂提高了157%。通过对试样的微观结构分析可知,掺杂纳米粒子可以抑制复合材料内部缺陷的产生。

气体状态对SF_(6)气体中局部放电的影响研究

GIS是现代电力系统中的重要设备,SF_(6)因其电气强度高等特点而被广泛应用于GIS等气体绝缘设备中。GIS设备运行过程中,SF_(6)气体状态的变化会影响设备的局部放电。为了考察气体气压、温度与湿度对于SF_(6)局部放电的影响,搭建了气体气压、温度与湿度可调的局部放电测试平台,利用特高频法与脉冲电流法测量了不同气压、温度与湿度下的局部放电起始电压与局部放电发展特性。试验结果表明,局部放电起始电压随气压升高而升高、随湿度升高先下降后上升以及随温度升高而升高。同时对局部放电基本特性随气压、温度及湿度的变化规律进行了统计分析,为分析现场检测数据及识别放电类型提供了一定的参考。

重复短脉冲及方波电压频率对变频电机绝缘局部放电统计特性影响

为研究重复短脉冲及方波电压频率对局部放电统计特性的影响规律,采用不同频率的重复短脉冲及方波电压对变频电机漆包线绞线对进行测试,得到了两种电压条件下频率对局部放电幅值及相位的影响规律。结果表明:在重复短脉冲及方波电压下,频率升高造成表面积累电荷衰减减小,促使初始电子出现概率增加,从而导致局部放电幅值减小;放电相位随频率变化可能会受到电压极性的影响,在高频重复短脉冲电压下放电相位延迟,在高频重复方波电压下放电相位提前;在重复方波电压下的放电幅值为0.2~2 V,高于重复短脉冲下的放电幅值。根据研究结论,在依据国际标准对变频电机绝缘性能进行检测时,为提高信噪比,推荐采用频率较小的重复方波电压。

油纸绝缘针板沿面放电模型白斑发展过程及放电特性

电力变压器绝缘纸板上的白斑会大大降低油纸绝缘性能,但在变压器检修阶段很难观察到绝缘纸板上的白斑。为研究绝缘纸板上白斑的形成发展全过程及局部放电特性,在实验室建立典型的针板沿面放电模型。基于脉冲电流法测量沿面放电模型的局部放电特性谱图,分析了局部放电的最大放电量、平均放电量、放电次数和放电能量与电压之间的关系,同时用高速相机记录绝缘纸板上白斑形成发展全过程。研究结果表明:根据局部放电特征参数的变化趋势,可将局部放电整个过程分为5个阶段,每个阶段的局部放电特征参数变化和白斑发展过程存在一一对应关系,第2到第5阶段分别对应着白斑产生、快速延伸、缓慢延伸和闪络击穿;通过扫描电子显微镜观察到白斑所在的纸板纤维严重断裂;根据试验现象分析白斑形成发展的机理。因此,可通过局部放电的特征参数变化反应白斑形成发展的不同阶段,为研究电力变压器绝缘纸板的破坏过程提供参考。

不同曲率下针–板沿面放电模型白斑发展过程及放电特性

电力变压器绝缘纸板上的白斑会降低油纸绝缘的性能,但在检修阶段很难发现白斑现象。为了寻找白斑发展过程中的局部放电特性,在实验室条件下建立交流针–板沿面放电模型,研究不同曲率半径下白斑形成发展过程及放电特性。研究结果表明:起始放电电压和闪络电压与曲率半径间存在一次线性相关和二次非线性相关;同一曲率下局部放电发展过程可分为5个阶段,第2阶段到第5阶段分别对应着白斑产生、迅速延伸、缓慢延伸和闪络击穿现象;5个阶段中同一阶段局部放电特征参数的幅值和大小随着曲率半径的减小呈现出先减小后增大的趋势;不同曲率半径下白斑发展过程和局部放电特性与绝缘纸板上火花放电的集中程度相关。研究结果可为通过局部放电谱图形状和放电量大小诊断变压器绝缘纸板上的白斑提供参考。

电气设备局部放电检测技术述评

局部放电检测被认为是电气设备最为重要和有效的绝缘状态评估方法,在电气设备绝缘状态的诊断和评估中得到了大量的研究和应用。从局部放电的检测方法、缺陷类型的模式识别及局部放电源的定位等几个方面进行归纳,综述了这些方面近年来的重要研究成果。讨论了带电检测和在线监测、不同检测方法的局限性、局部放电源的危险程度评估方法及不同类型电压作用下局部放电的检测等目前局部放电研究及实践中存在的问题,提出了今后研究和应用中可能的发展方向。认为应加强在线监测系统的可靠性和准确性,研究不同检测方法对不同缺陷检出的有效性,研究对局部放电检测结果更为合理和科学的评估方法,并进一步深入研究不同类型电压作用下的局部放电特性和检测方法。

XLPE电树老化过程中的局放特性

实验研究表明XLPE绝缘电树老化过程中,局放宏观特征参数与相应的电树通道几何参数显著相关,不同的电树特征不同,而电树的类型明显地取决于外施场强。因此,根据XLPE绝缘中局放宏观特征参数的变化规律判断绝缘的老化状况将是一种有效方法。

不同气隙尺寸的油纸绝缘气隙放电特征及发展阶段识别

油纸绝缘作为电力变压器的主要绝缘方式,气隙放电特别是大气隙时的放电对其危害极大。为全面评估气隙放电的危害程度,制作了五种气隙尺寸的放电模型,研究气隙大小对局部放电特性的影响,并通过试验研究了其放电发展过程中不同放电阶段的局部放电信号,基于聚类-随机森林算法实现了不同气隙尺寸的气隙放电发展阶段识别。研究结果表明:相对于小气隙缺陷的放电,大气隙放电起始放电场强低,起始放电量大,起始放电相位滞后,当放电发展到后期,大气隙中正放电脉冲的相位不会发展到工频负半周;大气隙缺陷内较小的气隙表面电子脱陷概率和较小的反向电场是使其起始放电相位滞后的主要原因;聚类分析将大小气隙模型的放电分为三个阶段:初始放电阶段、微弱放电阶段和放电爆发阶段;对于发展阶段的识别,相比于径向基函数(RBF)神经网络和核函数支持向量机,随机森林的识别准确率更高,达到93.15%。试验结果为更准确地评估气隙放电的发展阶段提供了依据。

110kV干式电流互感器安装调试技术(待续)

110kV有机复合绝缘干式电流互感器具有无油无瓷、环保、防火防爆体积小、基本不需维护、防污闪性能好、局部放电特性好等特点,取代变电站存在漏油、老旧、安全隐患的油浸式电流互感器势在必行。本文就110kV马东线老旧油浸式电流互感器更换成复合干式绝缘电流互感器安装调试中取得的一些实例技术及经验,作探讨性分析和总结,可供同行参考借鉴。

内置式特高频传感器在GIS设备上安装布点方案研究

在气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中安装内置式特高频传感器(UHFS),虽然可有效检测局部放电,但受GIS结构的影响,局部放电激励的电磁波信号传播至内置UHFS时,其波形与幅值等参数都发生变化,从而增加了对GIS局部放电进行评估的复杂性。为解决此问题,通过Ansys仿真研究局部放电产生的特高频电磁波在GIS典型结构中传播特性,包括电磁波信号与局部放电源的关系特性、电磁波信号与检测点角度之间的关系特性及电磁波信号在GIS各部件中的传播特性等,提出内置式UHFS在GIS设备上的安装布点原则,并最终在实际工程中进行了试点应用,应用结果表明了该布点方案的合理性及有效性。