10 kV复合避雷器组合绝缘子雷电冲击污闪特性及模型

雷击与污秽会威胁电网安全稳定运行,因此,该文对具有雷电防护功能的复合避雷器组合绝缘子的冲击污闪模型进行了研究。首先,分析了适用于组合绝缘子的冲击电压闪络模型;其次,以双指数波形为输入,基于双指数函数与伏秒特性交点法建立了组合绝缘子冲击闪络电压与电弧路径计算模型,并从迭代求解变量U(冲击闪络电压)出发,将单方程两未知量问题转换为单未知量的非线性方程求解问题以实现模型求解;最后,进行了复合避雷器组合绝缘子雷电冲击污闪试验。研究发现,复合避雷器组合绝缘子闪络路径分为绝缘和间隙两类,且随着等值附盐密度在0.03~0.2 mg/cm^(2)范围内增加,污闪电压在90.79~97.15 kV之间先增加后降低,并对闪络电压随着等值附盐密度增加呈现非单调递增这一现象进行了分析。对该文所提模型进行验证发现,基于交点法的冲击闪络电压计算结果与试验结果的最大误差为8.1%,平均误差为4.5%,且可以判断电弧路径的位置。该文揭示了复合避雷器组合绝缘子特殊的放电特性,研究结果可为组合绝缘子的设计、优化及运维提供参考。

500kV交流输电线路组合绝缘配置研究

为给500 kV复合绝缘子两端安装玻璃绝缘子的组合绝缘配置方式的工程设计和应用提供参考,采用有限元法建立了考虑复合、玻璃2种绝缘子实际尺寸的三维静电场有限元模型,研究了组合绝缘子串沿串电压分布,同时采用静电电压表在试验室内进行了组合绝缘子串的电压分布测量试验。计算和试验结果表明,高压端安装5片玻璃绝缘子、芯棒连接处和接地端安装均压环的绝缘配置能有效改善复合绝缘子的电压分布,使芯棒连接处的电压百分数最大值从28%降到11%。

500kV交流输电线路组合绝缘子串试验分析

为系统研究500 kV交流线路复合绝缘子和盘形绝缘子组合绝缘子串配置的电压分布,给工程设计提供参考,对复合绝缘子两端安装不同片数玻璃绝缘子、采用下沉式和上扛式悬垂线夹、单I串和双I串、有无均压环等组合绝缘子串结构型式进行了大量试验和数值分析研究,提出了一种可使复合绝缘子金属附件连接区避开高场强区域的绝缘子串组合型式。研究结果表明,在相同结构高度下,采用上扛式悬垂线夹,复合绝缘子导线端配5片玻璃绝缘子,可将该组合串中复合绝缘子高压端部最高电压分布由原41%降低至14%;在导线端安装6片玻璃绝缘子,横担端安装1片玻璃绝缘子,可将该组合串中复合绝缘子高压端部最高电压分布由41%降低至11%,导线端盘型绝缘子可免除均压装置,同时绝缘子串的雷电冲击闪络电压也有所提高。

组合绝缘设备绝缘电阻的现场测试问题分析

针对高电压大容量组合绝缘设备绝缘电阻的现场测试问题,首先折算至同温度下比较100组绝缘现场测试数据与厂家数据后发现各个时点的绝缘电阻都比厂家数据明显偏高,吸收比及极化指数与厂家数据却较接近。然后分析了影响测试数据准确性和重复性的温度、湿度、电磁干扰、剩余电荷及兆欧表性能等因素,指出温度和兆欧表性能是主要因素,并提出了消除这些因素的建议。最后提出了一组评价绝缘状态的新参数—绝缘介质极化系数及稳定绝缘电阻,它较好地避免了1个时间点的绝缘电阻表征偶然性绝缘状态的缺陷,以及2个时间点的绝缘电阻表征非线性极化过程的缺陷,并且一定程度地体现了绝缘介质局部受潮或老化的问题。

带电检测技术在全封闭组合绝缘电器故障监测中的应用

介绍了带电检测技术在新疆电网高压电气设备全封闭组合绝缘电器中的应用情况,综合分析其在现场全封闭组合绝缘电器内潜在故障监测的有效性,重点分别阐述高频局部放电检测和超声波带电检测技术在现场的具体应用;结合现场监测设备的应用体会及未来新疆带电工作的长期性,给出后续带电监测工作的相关建议。

模拟气体绝缘组合电器产生不同局部放电的试验装置研制

针对现有直线型气体绝缘组合电器(GIS)局部放电模拟实验装置的不足,研制了一种可变结构的GIS模拟实验装置,可方便地实现对T型、L型和直线型GIS结构的模拟。通过超高频电磁波传播特性和材料应力分析,给出了装置的结构尺寸和材料选择参数,从进行的单一和多缺陷产生的局部放电试验表明,该装置能够激发出不同绝缘缺陷产生不同频段的超高频TE波和TM波局部放电信号,且具有各自特点和差异,这为深入研究GIS不同绝缘下产生的局部放电电磁传播特性、产生条件、超高频检测方法以及缺陷辨识等提供了可靠地实验研究手段。

半导体釉-电瓷组合形式绝缘子串污闪特性试验分析

针对半导体釉绝缘子存在的老化耗能问题,提出了半导体釉与普通电瓷绝缘子的组合方案(S-P组合绝缘子串)。利用有限元方法对S-P组合绝缘子串进行了电位分析,进行了实际污秽闪络特性的试验,分析了这种组合形式绝缘子串的闪络过程,并与其它类型绝缘子进行了对比。试验结果表明:半导体釉绝缘子位于高压端的绝缘子串污闪特性优于其低压端污闪特性;单位绝缘长度和单位爬距的污闪电压,S-P组合绝缘子串低于半导体釉绝缘子,高于进行对比的电瓷绝缘子和一大一小复合绝缘子;维持半导体釉绝缘子表面污秽不变的情况下,普通绝缘子表面的污秽度提高,泄漏电流增大,S-P组合绝缘子串表面电位分布更均匀,产生的热量增加,抑制了沿面放电的产生,提高了污闪电压。

气体绝缘组合电器GIS预防性维护措施研究

GIS作为现代电力系统中的关键部分,承担着高压电力传输和分配的重要任务。由于其在电网中的中心地位,GIS的性能和可靠性直接影响整个电力系统的稳定运行。面对日益增长的电力需求和电网复杂化的挑战,GIS的有效维护变得尤为重要。因此,研究气体绝缘组合电器GIS的维护措施,可以显著降低意外故障和长期运维成本,确保电力系统的连续性和可靠性。本文针对气体绝缘组合电器GIS预防性维护措施展开研究,旨在为电力行业提供关于GIS维护的科学指导。

上海轨道交通9号线35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)微水测试研究

[目的]随着城市轨道交通线网规模的扩大,对供电设备的质量、寿命等的要求越来越高。35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)是供电设备中的关键部件,研究影响其微水含量变化的因素对消除电气设备安全隐患、提高电气设备质量具有重要作用。[方法]分析了35 kV GIS设备微水来源及其危害性,介绍了微水测试方法和测试流程。基于上海轨道交通9号线35 kV GIS微水测试数据,分析了GIS设备气室微水含量的变化率以及温湿度对GIS微水含量的影响。[结果及结论]不同品牌GIS微水含量差异较大。湿度变化会对GIS微水含量产生显著的正向影响,温度变化并不会对GIS微水含量产生影响,温湿度对不同品牌GIS微水含量影响差异较大。因此应制定具有针对性的GIS微水含量测试计划,并采用实时在线监测装置,不断优化测试流程,达到精益化检修的目的。

变压器不同油纸绝缘组合加速老化时油中水分和酸值含量研究

对矿物油、植物油、牛皮纸及热稳定纸组成的4种油纸绝缘样品在3种温度(90、110、130℃)下进行加速热老化试验,分析了油中水分和酸值随老化时间的变化规律。结果表明,油的类型是影响油中水分含量的主要因素;以BIOTEMP油为代表的植物油,油中水分含量较矿物油高且变化规律明显。不考虑实际变压器滤油处理等因素时,可考虑采用油中水分含量对该类植物油浸渍绝缘系统的老化程度进行评估。油的类型也是影响油中酸值的主要因素,含植物绝缘油组合中的油中酸值比普通变压器油中的酸值高;以Munksjo命名的热稳定纸组合,其酸值含量比普通牛皮纸的绝缘组合要低。

气体绝缘组合电器多局部放电源的检测与识别

介绍了基于宽带检测的气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)多局放源检测与识别技术。该技术由脉冲群快速分类和基于最小二乘支持向量机(least square-support vector machine,LS-SVM)的基于相位分布的局部放电谱图(phase resolved partial discharge,PRPD)识别2个主要模块组成。其中脉冲群快速分类模块由基于脉冲波形的时频参数提取和竞争学习网络无监督聚类实现,它将脉冲群分为若干个由相同波形特征脉冲组成的子脉冲群。PRPD放电谱图识别模块对各子脉冲群对应的PRPD谱图进行放电指纹提取,并使用GIS绝缘缺陷特征数据库训练得到的LS-SVM判别函数对各子脉冲群进行识别。仿真和试验结果均验证了该技术的可行性和实用性。

气体绝缘组合电器尖端放电发展过程的试验研究

研究局部放电发展过程有助于对放电故障的严重程度做出准确的评估,给出合理的设备维修策略。尖端放电是发生在气体绝缘组合电器设备中的一种常见的典型局部放电故障,通过研究尖端放电发展过程中各个阶段的特高频局部放电检波信号的放电模式特征,给出了各放电发展阶段中放电特征参数随试验时间的发展变化规律,为该类型局部放电故障严重程度的诊断提供了依据。研究结果表明:对于尖端放电而言,放电幅值和放电次数随试验时间的延长表现出先增大后减小的趋势,正负半周上放电次数之比和正负半周上最大放电幅值之比随试验时间的延长表现出逐渐增大的趋势,放电次数的降低速度随放电相对幅值的增加越来越快。

采用分形和支持向量机的气体绝缘组合电器局部放电类型识别

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,正确识别GIS的放电类型具有重要意义。放电信号特征量的提取和模式识别器的设计对最终判别结果影响较大,因此有必要将分形理论和支持向量机应用到局部放电类型识别中以提高识别效果。在简单介绍了分形理论和支持向量机后,采集了4种绝缘缺陷的放电数据,应用分形理论从φ-q-n灰度图中提取放电特征,并构造6个二分类支持向量机识别器,采取投票法识别放电类型。实验结果表明,该方法与反向传播网络方法相比具有识别率高、稳定性好的优点,能有效识别GIS放电类型。

气体绝缘组合电器触头电接触状态检测与评估方法

为准确判断气体绝缘组合电器(GIS)内触头的接触状态,避免传统诊断方法只能依据管理值判断GIS触头接触状态的局限性,选取3种典型GIS导电连接件为研究对象,研究了不同幅值电流对接触电阻测量的影响,以及不同接触状态对接触电阻测量的影响,提出了一种评估GIS触头电接触状态的新方法。研究结果表明:当触头在不同接触状态时,流过不同幅值的电流,接触电阻会发生不同程度的收缩变化。因此,提出利用接触电阻随着试验电流增长的变化率,来判断触头的接触状态。通过对某500 kV变电站内GIS设备的现场试验表明,该评估方法能够在未知设备管理值的情况下对GIS触头接触状态进行精确的评估。

超声检测进行气体绝缘组合电器典型绝缘缺陷识别

介绍了基于超声检测的气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)典型绝缘缺陷识别技术。该技术由基于幅值模式(amplitude mode,AM)、飞行模式(flying mode,FM)、基于相位模式(phase mode,PM)的特征参数提取与判别3个主要模块组成。其中,针对AM提取的特征参数有频率成分50 Hz和100 Hz,用于区分缺陷信号与背景噪声,以及周期最大最小有效值比和周期最大最小峰值比用于区分自由金属微粒和其他超声信号。基于FM提取的特征参数有等效飞行时宽和等效飞行距离,用于判别超声信号是否来自于自由金属微粒。而基于PM提取的统计放电指纹则用于识别局部放电(partial discharge,PD)缺陷类型,包括母线和筒壁突起、绝缘子内部缺陷和悬浮电极。试验结果验证了该基于超声检测进行GIS典型绝缘缺陷识别技术的可行性和实用性。

气体绝缘组合电器内绝缘缺陷超高频局部放电信号特性

为了分析各种不同缺陷在不同条件下的放电特点,根据气体绝缘组合电器(gasinsulated switchgear,GIS)设备绝缘缺陷放电形式和特点,采用超高频法对模拟装置内所设计的4种GIS局部放电物理模型进行了大量的局部放电(partial discharge,PD)实验,获得了真实可靠的超高频(ultra-high-frequency,UHF)局部放电(partial discharge,PD)波形样本;深入研究了4种典型GIS缺陷的物理模型分别在不同尺寸规格下、置于不同位置处、在不同电压等级下的UHFPD波形特征,实验的结果表明,不管是那种缺陷类型引起的PD激发的超高频电磁波,在不太高的实验电压下,放电脉冲波形发生突变之前,放电脉冲的形状变化不大且比较稳定,放电脉冲的持续时间通常是ns级。

气体绝缘组合电器中局部放电特高频信号S参数特性仿真与实验研究

为了研究局部放电特高频信号在GIS中的传播和衰减变化特性，首先采用有限积分法对GIS中的S参数进行仿真研究，分别分析了经过不同数量盆式绝缘子后S参数的变化。同时，在实验室内搭建了一套252kVGIS局部放电实验平台，利用多个内置传感器检测了不同位置处的局放特高频信号，求解S参数并将其与仿真结果进行比较，得出的实验结果与仿真的幅值和波形均相一致，从而验证了仿真结果的有效性。最后，使用矢量网络分析仪测量了不同结构下的S参数，并对仿真模型进行进一步地细化和改变，得到的矢量网络分析仪的实验结果和仿真结果较为一致，进一步证明了仿真结论的合理性。结果和结论表明了单个盆式绝缘子对于特高频信号的衰减程度可到-3dB，绝缘子数量与衰减程度成正比关系。

利用气体绝缘组合电器盆式绝缘子内部均压屏蔽环诊断局部放电研究

为发展气体绝缘组合电器(GIS)局部放电的检测与诊断方法,提出利用盆式绝缘子的内部均压屏蔽环作为诊断GIS局部放电的一种新型超高频(UHF)传感器。采用时域有限差分(FDTD)法仿真研究了局放UHF信号传播的主要波导模式和内部均压屏蔽环作为UHF传感器的频率响应特性,进而开展了该新型传感器诊断3种典型绝缘缺陷的试验研究,并与商用UHF传感器的检测特性进行了比较。仿真结果表明:模型GIS的横电磁(TEM)模式分量最大、TE11其次,高次波导模式的截止频率主要分布在250 MHz^1 GHz附近;在3 GHz范围内,均压屏蔽环的共振频率点比较丰富,140 MHz左右存在1个最大谐振点。试验结果表明:该新型传感器的灵敏度明显高于外置式传感器,略低于内置式传感器;高压尖端和悬浮电位缺陷的主要频谱分布<1.5 GHz,与主要波导模式的截止频率仿真相符;均压屏蔽环UHF信号的最大共振频率约为115 MHz,与仿真值140 MHz相近。

一种加载短路针的小型化气体绝缘组合电器内置特高频传感器

基于安全考虑及内置特高频传感器小型化、回波损耗小、灵敏度高的要求,设计了一种带短路针的气体绝缘组合电器(GIS),内置特高频传感器。通过仿真计算研究短路针数量、短路针位置对传感器的影响,结合GIS法兰尺寸确定最优设计。通过仿真及试验研究,对影响传感器的各项性能参数进行了探讨,结果表明:对于110k V GIS短路针数量为4、且短路针距离圆心距离为40mm时,回波损耗和灵敏度达到最优。在实验室对传感器高低温耐受、气密性检测及局部放电检测效果进行了验证,结果表明:本文研制的传感器高低温耐受循环、气密性检测效果好,对GIS内部典型局部放电具有良好的响应特性和较高的检测灵敏度,能够检测到清晰的特高频局部放电波形,且检测信噪比均大于10。

特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定

气体绝缘组合开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作会产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)。VFTO的全波形包含数十MHz的高频成分和准直流的低频成分。因此,VF-TO测量系统要有良好的瞬态响应和稳态响应特性,这就要求对测量系统的频率响应特性和分压比进行严格的标定。为此,利用阶跃波在均匀传输线中传输的原理,自行设计了阶跃电压行波发生装置,根据电容分压式测量系统输入和输出信号的关系,推导了在输入为理想阶跃信号的情况下,输出信号上升时间和测量系统3dB高频截止频率的关系,标定了测量系统的高频特性。根据测量系统低压臂时间常数和3dB低频截止频率的关系,标定了低频特性,测量系统带宽为0.003Hz～87.5MHz。对安装于实际GIS中的测量系统,使用已知幅值的工频和雷电波标定测量系统的分压比为6.6×105。可见,该测量系统满足对VFTO全过程波形进行测量的要求。