1200 kV雷电冲击电压标准测量系统

目前,冲击电压测量系统溯源所需的国家计量标准系统额定电压只有700 kV,无法满足3500 kV及以上的特高压电器的溯源需求。对研制的1200 kV电阻分压器进行结构分析,并对建立的1200 kV冲击电压测量系统进行性能测试及改进,在700 kV电压范围内与已有的700 kV冲击电压国家标准测量系统进行比对校准,在700 kV至1200 kV电压范围进行线性度实验。对1200 kV标准冲击电压测量系统进行了不确定度评定,评定结果表明研制的1200 kV雷电冲击电压标准测量系统的试验电压、波前时间、半峰值时间的测量误差均在国际标准IEC 60060及国家标准GB/T 16927允许范围内,将我国的冲击电压国家标准测量系统额定电压等级提高至1200 kV。

基于IEC60060-3标准的变压器感应式操作冲击电压产生方法研究

以IEC60060-3标准为基础,针对变压器感应式振荡型操作冲击电压的产生方法进行研究。在理论上分析了用变压器产生振荡型操作冲击电压的产生方法,列出了回路中元件参数的计算公式。根据公式计算的波头时间、波尾时间和频率值得到元件参数,计算机仿真结果表明所产生的波形符合IEC60060-3标准的规定,且计算公式能够准确地反映回路元件参数值与波形参数之间的关系。在仿真的基础上,在实验室采用哈弗莱RSG481冲击电压发生器对一台单相双绕组110kV变压器低压侧进行输入,在其高压侧产生感应式振荡型操作冲击电压,试验结果表明采用该方法可方便迅速、高效地在被试变压器高压侧产生符合IEC60060-3标准的振荡型操作冲击电压。

正极性操作冲击电压下含悬浮导体长空气间隙放电发展过程

带电作业组合间隙是典型的含悬浮导体长空气间隙,含悬浮导体长空气间隙放电机理研究对提升带电作业安全性具有重要意义。为此搭建了棒-棒-板含悬浮导体长空气间隙放电观测平台,开展了悬浮导体位于不同位置的间隙放电观测试验,获得了施加电压、高电位放电电流以及放电光学图像等数据,研究了间隙的放电发展过程。研究结果表明,含悬浮导体长空气间隙这2个子间隙的放电会同时进行并相互影响,子间隙1放电主要由下行先导-流注体系和上行流注组成,子间隙2放电主要由先导-流注体系组成;悬浮导体位置会影响放电发展各阶段的起始时刻和放电发展时间;悬浮导体在任意位置时,放电从子间隙1起始,子间隙2中放电在子间隙1击穿前起始,子间隙2击穿不早于子间隙1击穿;子间隙1流注-先导转化所需临界电荷为0.26μC,与长空气间隙相似;预放电电流幅值、先导发展速度等放电发展特征与长空气间隙存在差异。

标准操作冲击电压下220kV GIS中典型缺陷局部放电特征

通过在实验室搭建的冲击电压下220 kV GIS局部放电测试系统,研究了在220 kV GIS母线段中设置典型缺陷在标准操作冲击电压下局部放电特性。大量试验表明,在标准操作冲击电压下,局部放电具有较工频具有显著性差异。局部放电从PDIV开始就表现出较高的放电脉冲幅值、放电次数以及更宽的放电区域范围,此趋势随着施加电压的上升而越明显,且负极性的放电概率要高于正极性下的放电。

操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘尖端放电及燃弧特性研究

具有油纸绝缘绕组结构的关键电力设备在投运时容易出现乙炔超标问题,进而产生局部放电和燃弧现象。为此,本文研究操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘的尖端放电及燃弧特性,对比分析不同尖端缺陷的放电与燃弧特性,讨论冲击电压与工频电压叠加相位的影响。结果表明:含有纸板的缺陷模型击穿后的燃弧过程可分为高频重燃弧阶段、稳定燃弧阶段、电压恢复前的重燃阶段,其中高频重燃弧阶段具有较高的燃弧频次与较低的恢复电压;操作冲击电压下,纯油隙缺陷模型出现多次击穿,油纸复合绝缘缺陷模型出现纸板直接击穿和油纸先后击穿,且缺陷模型的类型会影响放电特性及燃弧规律;叠加相位则是通过影响电应力幅值来影响放电特性与燃弧规律。

高压单芯电缆护套操作过电压计算及冲击试验

为了解交联聚乙烯电缆承受的操作冲击过电压,完善电缆保护器的配置和选型方法,根据广州电网实际情况构造了ATP(电磁暂态计算程序EMTP的ATP版本)电缆金属护套接地和电缆与外部设备典型结线方式下电缆系统的计算模型,并采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,对电缆系统上中常见的3种操作过电压(合闸空载线路、单相接地、三相甩负荷过电压)进行了仿真计算。实际电缆线路上进行的冲击试验验证了模型的正确性。最后在过电压计算、参数分析及冲击试验的基础上,提出了电缆保护器的配置和选型方法。

操作冲击电压对生物放电及屏蔽防护试验

通过操作冲击电压的生物放电试验 ,研究了带电作业中屏蔽服对人体的防护效果。通过对放电路径及电流通道等的试验分析 ,认为在放电时应尽量减小或无暴露部位 ,这不仅有利于有效屏蔽高场强 ,而且在放电时可明显减小流经体内的电流。

750kV交流输电线路的工频及操作过电压

750kV输电线路分布电容大、波阻抗较小,线路的工频过电压及操作过电压比一般超高压线路更为严重,为了合理确定绝缘配合,有必要对其各种过电压进行研究。结合西北地区官亭-西宁750kV输变电工程,分析了电抗器中性点电抗与潜供电流、恢复电压的关系,通过计算确定了中性点电抗的取值,保证了单相重合闸的成功率。研究了各种运行方式下的工频过电压及合闸操作过电压,包括三相合闸、单相自动重合闸过电压,同时分析了金属氧化物避雷器(MOA)、断路器并联电阻等措施对过电压的抑制效果,并与实际测量结果进行了比较。在此基础上,改变线路输送容量、线路长度及保护配置方案,对750kV交流输电线路取消合闸电阻的条件进行了研究。通过电磁暂态程序(EMTP)的仿真计算表明,线路两端装设电抗器后,工频过电压符合我国关于超高压线路工频过电压的要求。同时采用线路两端装设MOA和断路器装设并联电阻的方法,可以有效降低操作过电压,而且对MOA和并联电阻热容量要求不高。当线路输送功率为700MW,线路长度<60km时可以取消断路器合闸电阻,仅靠线路两端的MOA就可将操作过电压限制到线路设计水平以下。若沿线路增加一组MOA,满足同样的过电压要求,线路允许长度可达380km。

棒-板间隙操作冲击放电电压的海拔校正

目前我国有越来越多的输电工程都途经高海拔地区,如何对间隙放电进行海拔校正是工程设计中需要着重考虑的一个因素。为了更深入研究海拔高度对棒-板间隙操作冲击放电特性的影响,在北京、贵阳、西宁和羊八井进行了棒-板间隙操作冲击放电特性试验,根据试验数据,对目前常用海拔校正方法的校正结果进行了比较分析。同时,也利用其它校正方法对试验数据进行了校正,包括3种插值方法以及校正参数随间隙距离变化的2种校正方法。可以得出,现有海拔校正方法不适用于0～4300m海拔高度范围棒-板间隙的海拔校正,线性插值方法和校正参数随间隙距离变化的海拔校正方法误差较小,工程设计中推荐采用这2种方法。

操作冲击电压下油纸针板缺陷局部放电研究

操作冲击电压下油纸绝缘局部放电特性对于油浸式变压器的过电压防护具有重要意义。为此,采用油纸绝缘针板缺陷模拟油中电晕放电对其放电特性进行研究。通过试验和仿真手段研究其在标准操作波(波前时间250±20%μs,半峰值时间2 500±60%μs)下的放电特性,并对试验现象进行解释。试验结果表明:随着外施操作冲击电压幅值的升高,操作冲击电压上升时间内的主脉冲强度显著增强,下降时间内的局部放电信号无明显变化;随着外施操作冲击电压幅值的升高,油纸针板缺陷的初次放电时刻显著提前,初次放电时刻对应的冲击电压瞬时值显著上升;局部放电幅值(平均值、最大值)、平均放电重复率和放电脉冲数均随外施操作电压幅值的增加而增加。研究结果对于变压器的过电压防护及故障诊断有很大帮助,具有实际工程应用价值。

模拟与自然环境下0．5～1．5m空气间隙正极性操作冲击放电电压校正方法

为适应我国电网发展要求，我国正在建设多个大型多功能人工气候室，但人工气候室模拟环境与自然环境是否具有等价性是外绝缘设计关心的基础问题。在人工气候室模拟环境和高海拔自然环境条件下对0．5～1．5m的棒-板空气间隙正极性操作冲击放电特性进行了试验研究，根据试验结果分析根据1．0m间隙的人工模拟试验结果提出的基于气压和基于g参数法的放电电压校正方法的适应性。结果表明：根据1．0m间隙的人工模拟试验结果提出的2种新的校正方法不仅适用于1m的间隙，而且适用于0．5～1．5m空气间隙，但基于气压的校正方法更准确；在人工气候室自然湿度条件下进行高海拔低气压的试验得到的结果与高海拔自然环境下得到的结果一致；0．5～1．5m空气间隙放电电压与间隙距离的非线性关系指数为0．84。

低气压棒—板间隙操作冲击放电特性及电压校正

为了研究高海拔地区空气间隙的操作冲击特性,在大型人工气候室内对0.25～2m的棒-板间隙的操作冲击50%放电电压与气压p、间隙距离d的关系进行了系统的实验研究。结果表明:操作冲击50%放电电压U50随着气压p的下降呈幂指数关系下降,间隙长度不同,气压影响指数n不同;通过分析得到了不同间隙长度下的U50气压校正公式;U50与不同间隙距离d之间的关系与电压极性有关:正极性时U50与间隙距离d的线性关系较好,负极性时有明显的饱和性,且U50的气压影响特征指数n与电压极性有关。试验结果显示操作冲击50%放电击穿时间与电压极性和间隙距离有关。

振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。

操作冲击电压累积作用对油纸绝缘性能影响的研究

过电压对于油纸绝缘的性能影响的研究目前主要集中在油纸绝缘在冲击电压作用下的U-N特性方面,而对于油纸绝缘在冲击电压作用下的物理化学特性的变化方面的研究比较少,并且研究主要集中在雷电冲击方面,对于操作冲击电压的影响规律的研究却比较少。因此,文中对操作冲击电压累积作用下油纸绝缘的电气特性和机械性能变化进行了研究,研究发现：在承受操作过电压的累积冲击之后,油纸绝缘的直流体积电导率呈上升趋势;油纸绝缘的介电特性和交流电导率在10-2~100Hz频域内呈上升趋势,而在100~107Hz的范围内基本保持不变;其介质损耗角正切值在10-2~103Hz频域内呈上升趋势,而在103~107Hz范围内基本保持不变;就其在工频50 Hz频率下的电气特性而言,油纸绝缘的介电常数、体积电导率、击穿电压变化均不大,局部放电起始电压以及局部放电截止电压呈下降趋势,但是其介质损耗则会上升;同时,操作冲击电压的累积作用会使得绝缘纸的聚合度轻微下降,但对于油纸绝缘的抗拉强度则影响不大。

振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电特性研究

通过搭建操作冲击电压下局部放电现场检测回路,试验探索振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电行为和产生机制,并对振荡操作冲击下局部放电脉冲序列特性进行建模与仿真研究。试验结果表明,振荡操作冲击电压下的局部放电脉冲随外施电压的上升呈现阶段性特征;放电起始和熄灭场强均随着气隙半径的增加而减小;相同半径的气隙在振荡冲击电压下的放电起始场强较工频交流电压下更大;操作冲击下的放电脉冲数和放电量随着外施峰值场强的提高呈现急剧上升趋势。此外,建立考虑电荷记忆效应和蒙特卡洛随机过程的局部放电模型,并通过仿真较好地解释和描述了首次放电时延结果及脉冲统计分布的试验结果。

工频预电压对绝缘子雷电冲击闪络特性影响的研究

雷击掉闸是架空输电线路掉闸的主要形式 ,以往对绝缘子雷电冲击闪络特性的研究局限于在绝缘子上施加单一的雷电压 ,而忽略了实际运行中绝缘子是在承受工频电压的前提下发生雷击闪络的这一因素 ,有关规程和标准也未充分考虑工频预电压对绝缘子雷闪特性及雷击掉闸率的影响。详细研究了工频预电压对绝缘子雷闪特性的影响及机理。

基于IGBT触发控制的感应式操作冲击电压产生技术

为研究体积小、移动方便并易于现场使用的操作冲击电压产生技术,提出了基于绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)触发控制并利用变压器感应作用产生冲击电压的方法,研制出了一种新型的操作冲击电压产生装置。与传统采用Marx系统产生操作冲击的方法相比较,采用IGBT来替代传统火花球隙,便于准确控制冲击电压的触发,且电压输出过程中无强烈的电磁干扰;变压器感应升压的方法能够有效提高电压输出等级,通过调整原边电路参数来分别产生不同的双指数和振荡操作波的方式能够提高更换波形的效率。试验结果表明,采用上述方法产生的操作波输出效率高、波形输出稳定畸变小,并且避免了球隙击穿造成的较大电磁干扰和声响,能较好地应用于现场的冲击电压试验,具有良好的应用前景。

非标准雷电冲击电压下油纸绝缘击穿特性

变压器实际遭受的雷电冲击电压的波前时间及持续时间变化范围很大,传播过程中的折反射还会造成雷电波的波形振荡。雷电侵入变压器绕组后会引起内部谐振,在匝间和饼间形成较高电位梯度,从而导致匝间和饼间的击穿事故。因此设计了油-隔板和匝间绝缘模型,研究了冲击电压波前时间、振荡频率对绝缘模型击穿特性的影响。结果表明：2种绝缘模型击穿电压均随波前时间的降低而增加,波前时间0.25μs陡前沿冲击电压下的U50%比标准雷电冲击下提高了10%～17%;对于匝间绝缘模型,其放电时延受绝缘层厚度和波前时间的影响显著,并且放电时延对波前时间的敏感度随着纸层层数的增加而升高;匝间绝缘模型能够耐受幅值比标准雷电冲击电压幅值更高的振荡雷电冲击电压,模型的U50%击穿电压随振荡频率增大而增大,振荡频率335 kHz时的U50%是标准雷电下的1.25倍;此外,当匝间绝缘模型中绝缘纸总厚度保持恒定时,绝缘纸层数的增加提高了绝缘模型的击穿强度。

雷电及操作冲击电压下几种典型油纸绝缘缺陷模型局部放电特征图谱的分析与比较

在冲击电压试验同时进行局部放电测量,通过分析局部放电量大小,并结合分析放电特征,则可更灵敏地反映被试设备的绝缘故障类型和严重程度,有利于更加准确客观地反映被试品绝缘性能是否满足运行需要。文中首先对冲击电压下典型油纸绝缘电场分布开展了仿真研究,制作了4种典型油纸绝缘缺陷模型。其次采用自积分型罗可夫斯基(Rogowski)线圈型电流传感器测量局部放电高频电流。在雷电及操作冲击电压下对4种典型油纸绝缘缺陷开展了局部放电特征试验研究。试验结果表明:相同绝缘缺陷模型在不同电压波形作用下局部放电波形时域特性明显不同;相同电压波形作用下不同绝缘缺陷局部放电波形时域特征差异明显。这些结果可用于后续建立相应模型的放电特征图谱库,用于不同绝缘故障类型局部放电识别研究。

操作冲击电压下油纸绝缘局部放电抗干扰及缺陷辨识技术研究

对油纸绝缘缺陷在操作冲击电压下的局部放电检测、干扰辨识及缺陷识别进行了研究。构建了模型,有效提取了由缺陷激发出的冲击电压下的局部放电信号。