Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响

稀土元素的掺杂能显著提高ZnO压敏电阻的电压梯度(E1mA),但却会导致泄漏电流的增加,从而致使ZnO压敏电阻的老化稳定性降低。为了解决稀土元素掺杂导致泄漏电流增加的问题,研究了Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响。掺杂的Y_(2)O_(3)通过钉扎效应能够显著抑制ZnO晶粒的生长提高样品的E1mA。Ga_(2)O_(3)的掺杂则有助于提高晶界层的势垒高度(φb)、抑制泄漏电流密度(JL)的增加。而B_(2)O_(3)的掺杂则有助于改善样品的液相烧结,避免具有高电阻率Y尖晶石相聚集现象的发生,传输通道的阻断有利于降低样品的JL。此外,B_(2)O_(3)的掺杂能够促进ZnO晶粒与其他添加剂在晶界处的离子交换,使φb得到有效的提高,进一步降低其JL。通过Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)的共掺杂获得了综合性能相对优异的ZnO压敏电阻:其E1mA=466 V/mm,JL=0.41 A/cm^(2),非线性系数为95。高梯度、低泄漏ZnO压敏电阻的成功研发对于解决金属氧化物避雷器整体电位分布不均的问题具有重要的意义。

MOA潜伏性故障检出率偏低的原因及其状态监测优化方案研究

输变电领域一直存在痛难点:MOA常规预试合格仍发生故障导致强迫停运,潜伏性故障检出率低造成重大损失,更棘手的是其中大多数MOA事故后严重损毁,很难研究其原因用于优化MOA全生命周期管理。文中选取8727支代表性MOA样本,改变MOA状态感知的时空密度、技术维度,持续开展“5年跟踪研究”工程,由此提前捕获传统技术监督模式无法检出的潜伏性故障的“阳性样本”,随后及时停电对其解剖研究、统计分析。研究发现:常规预试合格却仍发生故障的原因是状态感知技术覆盖维度不够全面、部分状态感知项目的时空密度不够精细,导致MOA潜伏性故障无法被及时检出。最后制定新的状态监测优化方案,并通过生产实际开展“3年应用验证”。验证表明研究可以明显降低MOA强迫停运率,为MOA状态检修提供了非常有价值的参考和指导。

基于电压过零点电流幅值分析的MOA阻性电流提取方法

金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)是电力系统过电压保护的主要装置,对MOA进行在线监测是保证电力系统安全运行的重要手段。监测MOA的运行状况主要是监测其阻性泄漏电流。针对目前几种MOA阻性电流提取方法存在的问题,根据A、B、C三相电压过零时流过避雷器的全电流与构成它的阻性和容性电流之间的相互关系,提出了一种新的阻性电流提取方法,并推导出了该方法的数学公式。最后分别建立了在系统电压正常和有谐波状态下的仿真模型,对该方法进行验证。结果证实了该方法能有效地滤除电网电压3次谐波和相间耦合电容产生的干扰,为MOA性能的判断提供了可靠的依据。

MOA泄漏电流阻性分量分析

对MOA交流伏安特性进行分析,发现随着电压升高,阻性电流谐波分量增长幅度明显比基波分量增长幅度大,但阻性电流基波分量增长稳定。用MOA交流伏安特性对电压波动的影响进行仿真分析表明,在正常的电压波动范围内,阻性电流及其谐波分量随电压波动呈线性变化,阻性电流基波分量波动幅度最小,3次谐波分量波动幅度最大,MOA泄漏电流检测以阻性电流基波分量检测可靠性最高。

新型数字式MOA电位分布测量系统的研制

为了真实反映MOA的电位分布,笔者介绍了一种新型全数字式金属氧化物避雷器电阻片电位分布的测量系统。该系统传感器以超低功耗MSP430微处理器为核心,采用ARM7作为信号处理单元。测量时只需将传感器安装到避雷器电阻片中间,即可在计算机屏幕上得到任意电压下整只避雷器的电位分布曲线与不同高度下流过电阻片中的电流波形以及畸变程度。电流波形畸变能正确反映出电位分布的不均匀性,该测量系统解决了以往避雷器电位分布测量不准确的问题。通过对实验室与现场750kV电站用氧化锌避雷器电阻片的电位分布进行测量,证明了该系统的优越性。

基于扩展德拜模型的ZnO阀片加速电老化频域特征量研究

为提取反映金属氧化物避雷器(metal oxide arrester, MOA)老化水平的特征量,建立了基于扩展德拜模型的氧化锌(ZnO)阀片等效电路模型,利用提高温度的加速交流电老化方法对多块ZnO阀片样品进行了不同老化时长的电老化试验,并测量了不同老化程度阀片的直流伏安特性曲线、直流1 mA电压(U1mA)以及频域介电谱(frequency domain dielectric spectroscopy,FDS)数据。结果表明:试验样品的U1mA随着老化程度的增加而降低;介质损耗角tanδ,复电容实部C′(ω)和虚部C″(ω)值均随着老化程度的增加而增大,且在低频范围内(10-3~101Hz)变化明显;在老化过程中,扩展德拜模型中的绝缘电阻参数R0降低,而几何电容参数C0增加,其余极化支路参数呈现先下降后上升的规律。同时提出了表征MOA老化水平的特征量介质损耗面积Sp,结果表明该特征量与老化时间和U1mA均呈二次多项式关系,该方法为评估避雷器老化状态提供了一条新思路。

基于GRU-Dropout网络的避雷器阻性电流预测研究

MOA(氧化锌避雷器)阻性电流在设备过电压时具有引导、分流和保护的作用,通过对其进行准确预测能够有效保证电力系统的安全与稳定。针对部分单一网络过拟合、泛化能力不足等弊端提出了一种基于GRU(门控循环单元)结合Dropout(随机失活)的MOA阻性电流预测方法。结合变电站实际电流数据,并设置合适的超参数对网络进行训练和分析。实验结果表明,采用GRU-Dropout网络相较于LSTM提高了泛化能力,减少了过拟合;相较于RNN和BP神经网络提高了精度,其最优平均绝对误差和均方根误差为1.98%和2.73%。在实际应用中能够较为准确地预测MOA对地绝缘趋势,具有一定的应用价值。

灰关联分析用于分析环境因素对MOA在线监测的影响

引入灰关联分析来量化MOA在线监测数据与环境因素之间的关联关系,通过对关联度排序,分析了在不同环境条件下影响MOA在线监测数据的最主要因素,进而能排除外部环境因素的影响,而正确分析所得数据,最后以实例分析了该方法的实用性。

MOA检测的数字化处理技术

采用二次多项式滑动平滑法对采样数据进行平滑,有效地滤除了信号中的高频噪声。对数据处理的两种方法———离散傅立叶变换和快速傅立叶变换进行了比较。给出了一种能够同时对泄漏电流和参考电压进行频域分析的算法。

10kV变配电所高压系统设计中MOA避雷器的选型

分析民用10kV变配电系统中的过电压保护,对无间隙氧化锌避雷器的保护原理、设置原则、参数选择进行阐述。以10kV小电阻接地系统与经消弧线圈接地系统的避雷器选择为例,阐述避雷器参数的选型。

500kV紧凑型系统MOA的相间保护研究

计算研究了在500kV紧凑型输电线路相—相及相—地间接入MOA（金属氢化物避雷器）限制合闸过电压的效果．结果表明：当线路较短时仅在线路两端接入MOA，当线路较长时应在沿线接入MOA限制过电压．文中还阐述了在全线合理设置安装点与优化设计MOA相结合可使沿线过电压不高于要求的水平．

一种计算MOA电位分布的新方法

通过“先场后路、场路结合”的数值计算方法，分析了氧化锌避雷器（MOA）沿轴向高度的电位分布情况，并讨论了多数对电位分布的影响以及改善电位分布的措施．

220 kV MOA带电测量相间干扰的研究与分析

提出了一种将"场"和"路"相结合的方法用于计算220 kV MOA带电测量相间干扰问题。并运用ANSYS Maxwell和EMTP软件联合仿真计算加以验证,为MOA在线监测减小相间干扰提供了理论依据和切实可行的办法。仿真计算结果显示,A相和C相受干扰影响比较明显,而B相幅值和相位变化相对较小。

基于自适应FNN和DTMC的MOA在线故障诊断与评估方法

现阶段一般采用离线停电试验方法对氧化锌避雷器(metal oxide arrester,MOA)进行故障判断和运行评估,影响了供电可靠性。为此,基于自适应模糊神经网络(fuzzy neural network,FNN)和离散时间马尔科夫链(discrete-time Markov chain,DTMC),提出MOA在线故障诊断与状态评估方法。首先提取与MOA运行状态相关的指标参数,通过自适应FNN学习运行状态特征指标,并且自适应动态调整隶属度函数。然后基于DTMC,考虑不同时刻运行状态特征数据,计算MOA故障类型与运行状态评估概率值。最后进行实时数据仿真以及多组历史数据仿真试验,结果准确率均在90%以上,验证了所提算法的合理性和可靠性。

基于相位变换法的MOA阻性电流检测与故障诊断相关系数法研究

金属氧化物避雷器(MOA)老化后泄漏电流会发生明显变化,尤其是阻性分量,因此通过检测阻性电流的变化可判断MOA是否故障。针对MOA运行现场实测的泄漏电流幅值小,易受噪声干扰的问题,采用自适应阈值小波分解方法滤除噪声。在试验室进行MOA人工受潮试验获取故障样本,探究MOA受潮老化后泄漏电流的变化特征,分析得到MOA受潮老化的诊断方法。通过相位变换法从泄漏电流中提取阻性电流,借助傅里叶变换获取阻性电流的各次谐波,采用单相阻性电流基波峰值与出厂值纵向比较和相间阻性电流相关系数横向比较方法综合诊断MOA故障。

基于“场”和“路”结合的500 kV MOA带电测量相间干扰研究分析

运用ANSYS Maxwell和EMTP软件联合仿真,将"场"和"路"相结合的方法用于计算500 kV MOA带电测量相间干扰问题,并通过实际运行数据加以验证,为MOA在线监测减小相间干扰提供了理论依据和切实可行的办法。

MOA带电测试数据异常原因分析

针对某110 kV金属氧化锌避雷器(MOA)带电测试数据异常问题,通过对该MOA近3年的带电测试数据进行对比分析,并进一步对其进行红外测温和停电试验,综合诊断B相MOA存在老化或受潮缺陷。经解体检查,证实B相MOA存在脏污及受潮现象,及时采取了更换措施,有效避免了电力事故的发生。

一种提升金属氧化物避雷器阻性电流计算精度的方法

为解决MOA(金属氧化物避雷器)带电测试因空间干扰导致的阻性电流测量失真问题,提高MOA阻性电流测试精度,分析总结了生产现场的MOA空间干扰规律,并针对两种不同的MOA空间干扰模型提出了相应的补偿策略。采用基于KNN(K近邻)的参数估计方法,降低空气湿度变化对空间干扰补偿策略的影响。通过基于Simulink的电路仿真验证了该方法能够有效提高MOA阻性电路的计算精度。最后,通过现场实测结果与停电试验数据的对比,说明了现有仪器所采用的“自动边补”算法在空间不平衡干扰的情况下无法适用。同时,也证明了所述算法可以有效提升MOA阻性电流计算精度。

500kV金属氧化物避雷器不同污秽状态下内部电场及电压分布仿真分析

建立500 kV金属氧化物避雷器(Metal Oxidation Arrester,MOA)的三维模型,对不同污秽状态下的MOA进行静电场仿真计算,探究内部电场及电压分布的变化规律。计算结果表明,均匀干污秽状态下的MOA与清洁状态下的MOA差异很小,不会影响设备正常运行;均匀湿污秽状态下的MOA不同位置电阻片所承担的电压差异非常大,会加速电阻片劣化,缩短MOA运行寿命;整体不均匀污秽状态下的MOA内部电场强度大幅度增加,易出现局部放电,进而加速电阻片和瓷套劣化;局部不均匀污秽状态下的MOA内部电场强度非常大,特别是在均压环泵和最上部法兰电压为597 kV的极端情况下,氮气绝缘层的绝缘强度已远远不够,会发生绝缘击穿,损坏设备。

提高架空配电线路耐雷水平的仿真分析

为了提高配电网抵御雷电灾害的能力,通过定量计算,提出了有效的防雷措施。利用ATP-EMTP仿真软件,结合规程算法计算几种绝缘子配置方案下的耐雷水平。采用数值计算方法,借助Fortran语言,建立了有限长线路两端接非线性负载时的感应雷过电压数学模型,计算氧化锌避雷器(MOA)安装间距与线路闪络降低百分数之间的关系曲线。结果表明:绝缘子采用不平衡布置时,6/10kV线路雷击跳闸率降低了84.2%,35kV线路降低不明显,建议采用复合绝缘子,雷击跳闸率可降低34.5%。多(少)雷区较之没有安装MOA时,6/10kV和35kV线路每300m(600m)安装1组避雷器分别可降低感应雷事故75%和81%(59.4%和69.9%)。计算结果为配电网线路防雷设计、改造提供了参考依据。