工频电场下全尺寸电缆的空间电荷检测系统研制

由于交联聚乙烯电力电缆长期运行在交流电压下,对于其内部空间电荷在交流电场下的分布规律研究十分必要。为研究电缆绝缘中的空间电荷在交流电场下的动态特性,基于电声脉冲法研制了工频电场下全尺寸电缆空间电荷检测装置。利用自动均分移相原理,在不设置相位检测和同步模块的条件下,通过调整周期电场和检测脉冲的频率关系完成周期电场下的高相位分辨率空间电荷检测。通过Multisim仿真确定检测系统的硬件参数,保证了系统的可行性。最后在工频电场下,以电压等级8.7/10 kV的交联聚乙烯电缆为研究对象进行了全尺寸空间电荷的检测。为了克服电场频率的波动,提出2种不同的数据分析模式。根据交流相位误差与平均次数的关系确定正确的分析模式,确保空间电荷信息的准确性。结果表明:该空间电荷检测装置可获得1.79°的高相位分辨率,通过不同电场下的空间电荷检测验证了检测系统的准确性,并获得了准确的空间电荷信息。

方波电场下介质内部空间电荷的直接检测方法

空间电荷是方波电场下绝缘介质老化的重要因素,然而方波电场极性反转时间为ns~μs级,这给直接检测方波电场下绝缘介质内部的空间电荷带来了困难。为实现方波电场下的直接检测,分析了电声脉冲法检测系统中核心设备性能参数对方波电场下空间电荷检测的影响,并采用自动均分移相原理实现了方波电场下空间电荷的直接动态检测,然后通过对10k V/mm方波电场下聚酰亚胺膜的空间电荷直接检测,初步探讨了方波电压上升沿时间对空间电荷的影响。结果表明:电声脉冲法检测系统中保护电阻R1和耦合电容C1、试样电容C2构成一个低通滤波回路,时间常数τ过大可能导致试样上承受方波电压波形的严重失真,可通过减小保护电阻R1和耦合电容C1的方法有效降低系统时间常数τ,从而实现对方波电场瞬时极性反转过程中试样内部的空间电荷检测;利用自动均分移相原理可实现10 kV/mm方波电场下聚酰亚胺膜中空间电荷的高分辨率直接检测,相位分辨率达1.79°;方波上升沿时间为100μs、500μs、1 000μs时,聚酰亚胺内部在无过冲10 kV/mm方波电场下的空间电荷主要来自于下电极铝板注入的同极性电荷,在电压极性反转的过程中可快速抽出,试样内部并没有形成明显的空间电荷积累现象。

交直流叠加电场下油浸绝缘纸的空间电荷特性研究

为了研究换流变压器中的油浸绝缘纸在交流电场及交直流叠加电场下的空间电荷特性,该文利用基于自动均分相移检测原理的快速空间电荷测量系统,分别测试了油浸绝缘纸试样在交流电场（有效值为15k V/mm）及交直流叠加电场（交流分量有效值与直流分量均为15k V/mm）下的空间电荷分布。研究表明：在交流电场下,油浸绝缘纸的空间电荷分布呈对称状,且内部空间电荷积累并不明显,仅在靠近下电极处积累了部分同极性电荷;而在交直流叠加电场下,油浸绝缘纸中的空间电荷积累相当明显,负极性电荷在整个交流周期中均占主导地位。因此,不同于交流电场,在交直流叠加电场的过零相位处下电极附近积累的空间电荷对油浸绝缘纸的内部电场有严重的扭曲作用,且由于电荷在电极界面处的注入、抽出对应的电场与时间不平衡导致空间电荷分布发生极大的改变。