10 kV管型绝缘母线典型缺陷下的电场畸变分析

变电站管型绝缘母线接头潮气侵入和残留导电微粒是其常见缺陷,缺陷导致接头电场分布发生畸变,危及其绝缘性能,甚至发生绝缘击穿、烧毁等事故。本文采用有限元多物理场仿真技术,基于实际结构构建了绕包式管型绝缘母线接头模型,分别在金属屏蔽层与主绝缘层界面、主绝缘层与内密封层界面设置长度分别为10、30、50 mm的3种不同水膜和半径为0.5 mm的半圆形导电杂质,利用COMSOL软件进行电场仿真分析,研究不同缺陷位于不同界面对管型绝缘母线接头电场分布的影响。结果表明:水膜和导电杂质都会对绝缘带材界面电场分布产生不同程度的影响,缺陷内部场强下降,缺陷边缘场强剧增,其中绝缘界面残留导电微粒时电场畸变情况比水分侵入时更加严重,更易发生绝缘击穿事故,应加强端部密封和严防导电微粒残留。

10kV电缆附件典型缺陷仿真与绝缘故障分析

采用有限元方法对10 kV电缆附件安装过程中产生的两种典型绝缘缺陷(外半导电层断口处主绝缘割伤、外半导电层断口台阶)进行仿真,研究表明:缺陷处的电场集中,电场强度大于空气的平均击穿场强30kV/cm,容易引发局部放电,导致绝缘故障。通过对一起典型缺陷引起的绝缘事故进行分析,并提出预防措施。

GIS局部放电特高频信号波形分析与特征参量提取

采用高采样率数字检测设备采集特高频(UHF)信号的波形,通过对UHF信号波形分析可实现多源放电分离。为此提出了一种局部放电UHF信号波形分析方法:采用高斯平滑滤波算法获得UHF信号的包络线,提取其上升时间、下降时间等特征参量;提取过零率参量用于表征UHF信号的振荡特性;利用数学形态学梯度方法表征累积能量函数的上升陡度,提取最大上升陡度参量。将提取的特征参量应用于气体绝缘组合电器(GIS)内混合缺陷的多源放电分离。在GIS内建立了尖端、自由微粒、悬浮电极及盆式绝缘子表面附着金属丝4种典型缺陷,并利用4种缺陷的UHF信号测试了特征参量的可分性;利用模糊最大似然法对特征参量进行聚类,实现了GIS内尖端悬浮及尖端沿面2组混合UHF信号的有效分离。结果表明,该波形分析方法表征了局部放电UHF信号的主要特征,提取的特征参量对GIS典型缺陷的UHF信号具有良好的可分性,并可有效分离混合缺陷产生的局部放电信号。

基于局部放电图像特征的换流变压器油纸绝缘缺陷诊断方法

油纸绝缘缺陷问题直接影响换流变压器的运行安全,而实现换流变压器的绝缘诊断对保证直流输电系统正常运行具有重要意义,但由于换流变压器内部同时存在着交流和直流的叠加电场,放电特征与交流电压单独作用时具有明显区别,因此交流变压器缺陷诊断方法不一定适用于换流变压器,基于局部放电的n-q-?谱图信息,构建了灰度图像,提出了基于图像特征的换流变压器缺陷诊断方法,提取属于图像本身的颜色特征、形状特征及纹理特征构成原始特征空间,采用粗糙集理论对特征空间进行优化,通过人工神经网络分类器实现缺陷模式识别。同时搭建了交直流复合电压下5种油纸绝缘典型缺陷放电检测平台,获取不同缺陷放电n-q-?谱图,并构建识别图像,验证了基于图像特征的缺陷诊断方法在换流变压器交直流复合电压下的使用效果,并发现该方法可以有效实现换流变压器缺陷诊断。

复合绝缘子芯棒典型缺陷检测方法研究现状

复合绝缘子具有质量轻、体积小、憎水性好等诸多优越性能,在国内外电力系统中应用广泛,目前在世界各国电网输电线路绝缘中具有重要地位。但随着复合绝缘子的推广应用,因其缺陷尤其是芯棒典型缺陷所造成的运行事故屡屡发生。国内外专家学者针对该问题提出了多种缺陷检测方法来检查复合绝缘子尤其是芯棒存在的各种缺陷。总结了目前国内外专家学者提出的复合绝缘子尤其是芯棒典型缺陷的检测方法,将其主要分类为带电检测方法和不带电检测方法,并对各种缺陷检测方法的检测原理、适用范围和优缺点进行了分析和比较,有助于正确认识该方面检测方法的研究现状以及把握未来的研究方向。

电力变压器绝缘系统典型局部放电研究现状与展望

本文中作者系统分析了电力变压器绝缘系统常见局部放电类型,综述了国内外近年来电力变压器绝缘系统典型局部放电研究的最新进展,并展望了电力变压器绝缘局部放电研究的发展方向。

波前时间对GIS典型绝缘缺陷放电特性的影响

为了解GIS各类绝缘缺陷在遭受过电压侵袭时的状况,研究了冲击电压波前时间对GIS典型绝缘缺陷50%放电电压（U50）以及伏秒特性的影响。实验发现,表面附着金属微粒的绝缘子和棒–板间隙U50随波前时间增加呈U形变化趋势;而同轴母线附着针凸起间隙的U50随波前时间增加近似呈线性增长,并逐渐趋于稳定值。研究了波前时间对伏秒特性的影响,实验发现,棒–板间隙伏秒特性曲线形状随外施电压波前时间变化而变化,且间隙距离d增加,最低击穿电压升高,U型伏秒特性曲线拐点有右移趋势。当缺陷类型为同轴母线附着凸起物时,随着波前时间增加,击穿电压分散性变大,伏秒特性曲线也变得平坦,且凸起物为针时,随着针长l增加,击穿电压降低,分散性变小,击穿发生在曲线拐点之后的概率增大。分析可知,可用空间电荷的形成、迁移以及复合状况来解释以上实验结果。

GIS内典型绝缘缺陷的局部放电信号超声特性分析

为了研究组合电器(GIS)典型绝缘缺陷局部放电信号的超声波特性,在一段110kV GIS试验段上,设计和模拟了GIS中的母线金属尖刺缺陷、筒壁金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、盆式绝缘子内部气泡缺陷、自由金属颗粒缺陷等5种典型局部放电模型和铁心电磁振动模型,使用超声波法对其放电和振动信号进行检测。结果表明,不同缺陷的局部放电或超声信号在幅值、相位特征、相位分布(PRPD)谱图特征等方面会呈现不同的特点,为缺陷的模式识别提供了试验依据。

变压器典型缺陷局放特性及其带电检测技术研究

油浸式变压器绝缘故障常常起源于局部放电造成的油纸绝缘劣化及老化,因此开展局部放电带电检测技术研究对于保证变压器的安全可靠运行意义重大。笔者在实验室中对所制作的针—板、悬浮电位两种模拟缺陷引起的局部放电超高频信号进行了研究,得到了两种缺陷在外施电压升高过程中的放电谱图,并分析了其产生原因及变化规律。结果表明:在纯净干燥变压器油中,针对针—板缺陷,首先在外施电压负半周峰值附近观察到放电信号,随着电压的升高,信号最终对称分布于正负半周峰值两侧;针对悬浮电位缺陷,最先于外施电压正负半周峰值处观察到放电信号,且随着电压升高,信号最终分布在第一和第三象限中。此外,笔者在实体变压器中设计安装了两种典型绝缘缺陷,并利用带电检测技术实现了对其局部放电信号的测量及分析,为该技术在变压器绝缘缺陷诊断中的实际应用奠定了基础。

结构缺陷下GIS盆式绝缘子应力分布特性研究

盆式绝缘子是GIS的重要组成部件,在异常受力时可能导致结构缺陷的产生和发展,甚至造成严重的事故。为了研究盆式绝缘子在不同工况下的力学性能,采用有限元软件Ansys对252 k V盆式绝缘子正常及带有典型缺陷情况下的应力应变分布情况进行仿真计算,并对正常盆式绝缘子水压试验的应变分布进行测试,与仿真结果进行了对照。结果表明,盆式绝缘子仿真得到的应力分布与水压试验结果相吻合,验证了仿真结果的准确性。此外,存在结构缺陷时,绝缘子最大应力超过正常状态的2倍,且表面缺陷的危害程度大于内部缺陷。

典型缺陷油纸绝缘套管的高压频域介电和局部放电特性差异

油纸绝缘套管绝缘缺陷是引起油浸式变压器故障的重要原因。为研究典型缺陷套管的绝缘特性,基于含有典型结构性缺陷(电容屏工艺缺陷、下瓷套悬浮电位绝缘缺陷)和整体性缺陷(芯体整体受潮)的油纸绝缘套管,开展了典型缺陷套管的高压频域介电和局部放电特性测试及差异分析。结果表明:电容屏工艺缺陷和下瓷套悬浮电位绝缘缺陷套管的高压频域介电特性与正常套管差异较小,表现出加顿效应影响,而其局部放电特征量随电压升高呈现显著增大的趋势;芯体整体受潮缺陷套管的频域介电特征量显著大于正常套管,但其局部放电特征量随电压升高呈现出较弱的电压相关性。高压频域介电特性对受潮十分灵敏,但较难反应结构性缺陷,而基于局部放电分析能有效辨识含结构性缺陷套管的缺陷类型,二者联合能为诊断套管绝缘缺陷提供有价值的参考。

高压电缆GIS终端环氧套管典型缺陷仿真与故障分析

采用有限元方法对220kV高压电缆GIS终端电场分布进行仿真,研究表明:环氧套管的高压电极处的电场强度最为集中,其电场强度远大于空气的平均击穿场强30kV/cm;当高压电极周边存在典型气泡缺陷时,会引起局部放电,导致绝缘击穿故障。通过对一起220kV电缆GIS终端绝缘故障分析,提出针对性的技术措施。

基于GWO-KELM模型的变压器油纸套管典型绝缘故障辨识方法

油浸式套管是变压器的重要组成部件,其安全运行与整个电网的稳定性息息相关。分别制作零屏受潮、金属杂质、末屏破损和末屏未接地共4类套管内部或安装过程中的典型故障,利用现有检测手段,实现套管典型缺陷的故障特性分析。建立了适用于4类典型套管故障辨识的GWOKELM算法模型,通过灰狼优化后,KELM诊断正确率从75%上升至95.8%,得到了明显的提升。依据正确率和训练时间这2个指标,对优化后算法与传统机器学习算法的进行对比,结果表明:优化后的分类结果和训练时间均表现优异,灰狼优化后KELM仍然保持了高泛化、低计算复杂度的优点,在所搭建的故障分类案例中表现优异。

基于Kohonen网络的典型绝缘缺陷局部放电模式识别

针对变电站环境局部放电识别面临的不可控干扰多、初始参数确定难的问题,提出将具有自组织竞争识别、抗干扰性强的Kohonen网络用于干扰环境下绝缘缺陷的局部放电识别。首先,通过设计变电站放电典型绝缘缺陷获取多个样本数据,提取统计特征用于Kohonen网络训练。其次,分析Kohonen网络竞争层节点数对识别效果的影响,得出针对样本数据的最佳识别参数。最后,将Kohonen网络与常用的模式识别算法在同等条件下进行对比,验证其在多种放电识别时具有高稳定性与高识别率,及用于变电站环境局部放电识别的优越性。

基于图像识别的10 kV电缆接头施工缺陷算法应用研究

在研究10 kV电力电缆中间接头的典型缺陷类型时,通过分析施工过程,得出中间接头典型施工缺陷有主绝缘表面污渍、主绝缘划伤、外半导电层剥离不齐3类。根据污渍与主绝缘色差大,提出采用灰度色差作为判定缺陷的有效特征量;针对划伤缺陷区域与主绝缘灰度色差不明显的问题,通过提取纹理特征,达到有效区分主绝缘污渍与划伤缺陷的目的。对于主绝缘缺陷,采用基于神经网络的缺陷识别方法,能有效识别出主绝缘上的污渍与划伤两类缺陷。应用以上技术手段,实现了对整个电缆中间接头施工缺陷的判定,整体检测的有效性有较大的提高,证实了针对性算法的有效性。

基于多源融合的油纸绝缘套管缺陷辨识及绝缘状态评估

油浸纸绝缘套管作为变压器的关键组件,其绝缘受损会威胁变压器主设备的运行安全。针对此现状,提出一种基于多源融合的油纸绝缘套管缺陷辨识及绝缘状态评估方法。首先,根据实际运行工况制备典型缺陷试验套管,并开展频域介电响应、局部放电及红外热成像联合试验,辨识套管缺陷种类。然后,提取套管绝缘指标量,引入隶属度函数及状态得分算子,建立基于博弈论组合赋权法的套管绝缘状态评估模型。最后,分别采用组合赋权法和单一赋权法的评估模型,对正常以及缺陷套管进行算例分析。结果表明:联合试验可以准确辨识套管缺陷种类。组合赋权法弥补了单一赋权法评估结果片面的不足,且正常套管的模型评估分数均高于缺陷套管。评估结果与套管实际绝缘状态一致,验证了套管绝缘状态评估模型的正确性及有效性。

油纸绝缘系统针板缺陷下局部放电发展过程研究

对典型油纸绝缘针板缺陷进行了交流电压下的局部放电试验,并对其放电脉冲相位分布(phase-resolved partial disdarge,PRPD)谱图与典型脉冲波形进行了分析,并根据PRPD谱图中局部放电脉冲分布趋势将局部放电发展过程划分为3个阶段。试验结果表明,油纸绝缘交流电压下局部放电脉冲可分为两类,分别代表着油纸绝缘结构中发生的局部放电与气泡中发生的局部放电。随着电压的升高,绝缘纸表面开始出现负极性下的沿面放电,对绝缘纸造成较大损伤,导致绝缘纸性能劣化,最终导致介质击穿。研究油纸绝缘结构局部放电随着电压等级升高的发展过程有助于实现变压器在线监测。

电力变压器局部放电UHF诊断系统

针对变压器内部常见绝缘缺陷,设计了尖刺、悬浮微粒、沿面、固体气隙等4种缺陷模型,利用超高频法获取了放电谱图。通过统计理论计算了PD超高频信号三维谱图的统计特征,以BP神经网络作为分类器,对所获得的PD信号进行了识别,取得了良好的效果,为开发变压器局部放电在线或离线分析系统奠定计算基础。