GIS设备典型缺陷的X射线数字成像检测技术

GIS设备内部缺陷严重威胁着电力系统的安全可靠性。为了及时检出和准确诊断GIS内部潜在的危险缺陷,探索了基于X射线数字成像的GIS内部典型缺陷检测技术的可行性。归纳总结了GIS本体与其内部典型缺陷的主要材质,分析了X射线经过各种材质后的射线强度变化情况,基于此分析了X射线数字成像技术对各种典型缺陷的检测有效性,并通过实验对上述分析结果进行了验证。研究结果表明:X射线数字成像技术可以检测出对于高压金属尖端、壳体内金属颗粒、金属部件接触不良、绝缘子表面金属颗粒、绝缘子气隙等典型缺陷。文中的研究成果对于运用X射线数字成像技术开展GIS典型缺陷检测及对缺陷类型进行初步诊断具有重要的指导意义。

基于GK模糊聚类和LS-SVC的GIS局部放电类型识别

局部放电可以反映气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)内部的绝缘缺陷,对正确识别GIS的放电类型具有重要意义。在GIS重症监护系统研究平台上人工设置4种GIS的典型缺陷。基于4种缺陷不同电压等级下的局部放电样本数据,提取局部放电灰度图像的分析特性作为识别特征量。同时考虑到现场干扰对局部放电信号的影响,利用GK模糊聚类算法对分形特征量进一步处理,以提取隔离干扰后的分析特征量。最后设计了基于LS-SVC的局部放电模式识别器。试验结果表明所提方法能有效识别GIS放电类型,比人工神经网络方法具有识别率高、稳定性好的优点。

形态学滤波与自适应噪声抵消在GIS局部放电超高频信号去噪中的应用

抑制局部放电信号中的噪声干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为局部放电的准确测量带来挑战。针对GIS局部放电监测中的白噪声干扰,以提高局部放电超高频法的测量精度为目标,文中采用形态学滤波和自适应噪声抵消相结合的方法对GIS局部放电超高频信号的去噪问题进行了研究。通过对4种典型绝缘缺陷产生的局部放电超高频信号的去噪实验,结果表明文中所用方法较小波变换方法能更好地去除白噪声且去噪后信号具有较小的幅值误差和畸变率。

基于磁场分量波形分析的地下电缆弱磁探测技术

在城市配电网改造中,许多直埋式的老旧电缆具体位置不明,这给巡线与定位故障电缆的工作带来了一定的困难。本文研究了一种基于磁场分量波形分析的地下电缆探测方法,也适用于海底电缆的探测。该方法使用磁通门传感器探测微弱的电缆磁场,磁场的3个相互垂直的分量被分别测量。为模拟真实的带电电缆,建立了一套模拟电缆运行的实验系统。实验结果显示,3个磁场分量中的至少2个分量存在特定的波峰与波谷,这些峰谷与电缆所在位置有关。利用2个分量波形的分布特征可准确判断电缆的位置。研究发现,对于交流电缆,磁场频率是采样频率的整数倍时,测量结果才是有效可读的。另外,本研究也利用仿真软件分析了电缆屏蔽层对于电缆产生磁场的大幅度削弱作用。

电厂开关柜局部放电振动信号降噪方法研究

针对电厂开关柜运行环境复杂,振动干扰较强,又需要保留振动干扰、分析振动干扰特征的问题,将基于相空间重构的ICA降噪方法应用到电厂开关柜局放振动信号中,进行信噪分离。首先依据相空间重构,在不破坏信号本身动力学特征的情况下构造高维相空间矩阵。然后利用独立分量分析方法进行信噪分离,提取有用振动信号。仿真信号和实际检测数据的应用表明,所提方法与小波法降噪能力相当,甚至更优;且不需要考虑最优小波基和最佳分解层数,自适应强,易于实现;且适用于电厂开关柜局放振动信号降噪。

变压器局部放电宽频测量必要性与频带选取分析

对变压器局部放电试验中高频宽带测量的必要性进行了分析,对校准电路各部分的带宽进行了测量,对测量结果进行了计算。

改进的海底电缆终端电压计算方法

海底长电缆终端电压是实施耐压试验的重要参数,为了确保耐压试验接线方案的安全性、有效性,电缆终端电压的精确计算尤为关键。以江苏某风电厂220 kV海底电缆为例,首先建立分布参数模型,推导单相电缆沿线电压的计算公式。考虑铠装层以及另外两相电缆的影响,结合三相电缆不同层之间的电容等效模型,提出一种基于末端并联等效电容法的改进型海缆计算模型,该模型能够准确计算海缆终端电压。利用PSCAD/EMTDC软件的精确模型仿真结果对所提海底电缆耐压试验终端电压计算公式进行验证,证明所提海底电缆耐压试验终端电压计算公式准确、方便,对保证耐压试验接线方案的安全性具有重要意义。

基于DR技术的GIS设备内部绝缘缺陷检测

气体绝缘全封闭组合电器(GIS)设备内部缺陷严重威胁电力系统安全运行,数字化X射线成像(DR)检测技术可实现GIS设备内部结构的可视化诊断,为设备故障诊断提供有力的技术支持。本文根据材料透射强度比可表征不同材料X射线吸收率差异特性的原理,采用材料密度和原子序数计算得到材料透射强度比,分析了DR检测技术对GIS设备各种典型缺陷检测的可行性和有效性,试验研究了施加电压对采用DR技术检测GIS内部绝缘缺陷有效性及成像情况的影响。最后对某220 kV GIS设备进行DR检测,验证了DR技术用于检测GIS内部绝缘缺陷及对缺陷进行初步判断有效可行。

基于Crine模型和逐步升压法的交联聚乙烯及其纳米复合材料老化寿命研究

本文利用逐步升压法系统测量了交联聚乙烯(XLPE)及其纳米复合材料在不同温度下的耐压特性。提出了一种计算Crine模型关键参数的新方法,并基于逐步升压法的试验结果,计算了XLPE及其纳米复合材料在不同温度下老化的活化能和电荷加速距离。结果表明:随着温度的升高,两种材料的特征击穿时间均降低。在相同温度和时间步长下,XLPE纳米复合材料的特征击穿电压和特征击穿时间均高于XLPE,在高压下XLPE纳米复合材料比XLPE拥有更长的老化寿命。两种材料的老化活化能和电荷加速距离均随温度的升高而增大;在相同温度下XLPE纳米复合材料的老化活化能和电荷加速距离均小于XLPE。利用Crine模型的活化能和电荷加速距离比反幂模型或指数模型的老化寿命指数能更加直观地反映出绝缘材料的耐老化性能。

高压直流挤包绝缘海陆复合电缆温度场及空间电荷分析

高压直流电缆运行过程中会在绝缘层内产生空间电荷,导致电场畸变,甚至绝缘击穿。为了研究电缆实际运行中空间电荷的影响,本研究利用有限元仿真获得了高压直流海陆复合电缆在额定电流、最大稳态电流和短时过载电流情况下的温度场。根据仿真结果,在空间电荷测试中分别设置10、20、40℃的温度差,分别模拟400 kV高压直流电缆在不同工作条件下的温度场。结果表明:在额定电流下XLPE绝缘层两侧温度差为8.1℃;最大稳态电流下XLPE绝缘层两侧温度差为18.7℃;短时过载1 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为61.1℃;短时过载36 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为41.1℃。实验结果显示温度梯度会使XLPE阳极低温侧产生异极性电荷积聚,使电场发生畸变。通过对畸变电场进行校正计算,发现最大电场畸变率随平均场强呈线性关系。随着温度梯度的增加,电场畸变率也在增大。在温度梯度40℃和外施场强50 kV/mm下,最大电场畸变率为1.68。

500kV断路器防拒动隐患排查分析

基于500 kV断路器机械特性测试及动作电压测试的有效样本分析,摸清了省内500 kV各厂、各型断路器进入中修阶段后的运行特性;并结合各断路器试验参数不合格及临近标准界限时的已投运年限分布规律,给出了各型断路器建议检修周期。这对于今后500 kV断路器采购选型及针对性检修具有参考意义,有助于保障高压电网安全稳定运行。

SF_6密度继电器表的使用状况分析

近年来由于GIS设备的增多,SF6密度继电器表由于结构缺陷、使用安装方式不正确等问题导致电力设备故障的事情时有发生。由于SF6密度继电器表的选配是由GIS厂家选定的,这就有可能导致部分有设计缺陷的SF6密度继电器表与厂家设备一起成批量的在电力系统设备上出现,并导致同类的电气故障发生。如何通过正确的检测方法确认并更换这些有缺陷的表计是必须重视的问题,近年来,江苏省通过对SF6密度继电器表的检测,虽然发现了许多存在问题,但是相关参考标准中却缺乏明确的判断依据,据此文中提出一些解决方法。

近海风电高压海底电缆交流耐压试验重要性

海底电缆作为海上风电场唯一的电能输出通道,应具有稳定的传输性能和环境适应结构,因此正式投运前的外损伤预防及性能检测对其能否安全投产具有十分重要的意义。对某海上风电项目海底电缆线路B相在交流耐压交接试验过程中发生的击穿事故进行分析,在将海上升压站220 kV GIS电缆仓解体后发现该相电缆终端应力锥内部击穿,实验室分析得出本次故障是由施工不当所造成的。为确保高压海底电缆通道的安全性,各相关单位应严格控制海底电缆耐压试验的质量。

交流单芯海底电缆接地回路电阻对金属护套电流分布特性的影响

对一起220 kV海缆终端因接地结构局部过热导致主绝缘击穿的事故进行分析。采用ATP-EMTP电磁暂态模拟软件,研究金属护套和铠装接地结构部件在不同接触电阻下的接地电流分布。结果表明,海缆系统正常运行时护套和铠装的接地电流分配主要受两者接地回路电阻比值的影响。搭建接地缺陷仿真模型,验证了铠装与海缆铅合金护套短接是造成护套层接地回路电流增大的设想,并据此对海缆接地结构和接地方式提出了针对性的改善措施,相关结论可为220 kV及以上的海上风电场单芯海缆线路系统的接地结构设计及接地方式选择提供相应的工程指导建议。

基于EMD的ICA降噪方法在电厂开关柜局部放电信号中的应用

电厂开关柜运行环境复杂,开关柜局部放电PD(partial discharge)信号常湮没在强烈的干扰噪声中,无法准确检测出可靠结果。为了提高电厂开关柜局部放电检测的可靠性,首先将检测到的含噪PD信号进行经验模态分解EMD(empirical mode decomposition),筛选出合适的本征模态分量IMF(intrinsic mode function)构造虚拟噪声通道;再将虚拟噪声通道与含噪PD信号作为输入,利用独立分量分析ICA(independent component analysis)算法将PD信号与噪声信号分离,提取PD信号。通过在仿真信号与实测信号中的应用表明,该方法能够较好地实现对含噪PD信号的噪声消除。与常见的小波降噪方法相比,该方法降噪效果更好,不仅降低了噪声的干扰,同时还很好地保持了原信号的特征。

长电缆耐压试验中电抗器串并联组合的优选方法

为解决长电缆耐压试验中电抗器组合方案的问题,提出了一种长电缆耐压试验设备参数优选方法。改进串联谐振并联补偿接线方式,考虑了设备约束条件,建立以电抗器组合数量最少的目标函数,得到满足设备约束条件下的品质因数区间,继而从中选择出电抗器最少的组合方式作为最优的试验接线方案,同时得到该方案对应的谐振频率,电抗器电流,变压器高压侧电流,变压器输出电压等优选参数。以两条不同长度的某220 kV电缆耐压试验为案例,通过优选方法得到最佳电抗器组合方案,不仅提高了方案选择效率而且实现了兼具试验成本和品质因数的最佳试验效果,为长电缆耐压试验提供了一种新的设备参数优选方法。

某电厂水泵电机故障的分析及对策

介绍了一起电厂水泵电机事故,通过对电机故障时三相录波、现场检查情况及设备解体情况的综合分析,找出故障的原因,并对如何预防和避免该类故障提出了合理建议。

基于多物理场的预置式(插拔式)海底电缆终端电场优化研究

电缆终端电场分布优化研究是海底电缆安全运行和试验迫切需要解决的问题,为提高其运行的安全性与可靠性,可对电缆终端电场分布进行优化。文中基于有限元法对海底电缆终端电场进行多物理场耦合研究分析,综合考虑终端实际运行环境及实际生产情况,采用电流—温度—电压仿真法对电缆主绝缘及应力锥绝缘部分材料进行优化分析,同时对应力锥金属部分曲率及应力锥金属与绝缘部分比例分配进行优化,寻求终端电场分布的最优化。结果表明:采用与电场、温度相关的非线性材料对终端电场分布很大改善,应力交界点电场强度降低幅度为25.83%,交界面上的最大电场强度降低幅度为12.91%;对金属应力的曲率和金属与绝缘部分比例分配分别优化和同时优化作对比,当金属应力的曲率半径为81 mm,增加金属应力20 mm时,电场改善程度最大,应力交界点电场强度降低幅度达到27.47%,交界面上的最大电场强度降低幅度也高达24.55%,提高了海底电缆终端的可靠性与安全性。

双电源励磁谐振在电缆耐压试验中的应用研究

针对220 k V长距离交联聚乙烯电缆现场耐压试验中励磁变有功出力不足的问题,介绍了一种双励磁电源谐振耐压试验技术。阐述了单电源励磁技术与双电源励磁技术的工作原理,对两种方式进行了对比分析,并分别给出了单电源方式参数及双电源方式参数计算过程,经现场试验证明,该技术能够满足电缆耐压试验中谐振电压的要求。

GIS交流耐压试验中绝缘缺陷的高效发现

介绍了国家电网公司对气体绝缘开关设备(GIS)类设备交流耐压的相关标准,比较了两种辅助检测方法特高频法(UHF)和超声波法(AE)的差异及对同类信号源的检测效果。针对两起耐压试验击穿事件,对试验中绝缘缺陷发现的过程进行分析,结果表明从严执行标准对交接耐压试验中高效发现设备绝缘隐患具有重要作用,综合运用UHF和AE检测法,实现两者的优势互补,可排除干扰因素对判读信号的影响。