基于相位跟踪反馈控制的光纤GIS局放超声检测

为实现对气体绝缘开关设备(GIS)的局部放电超声光学稳定检测,根据Michelson干涉原理构建GIS局部放电超声传感系统,设计一种可增强相位跟踪反馈抗干扰性能的新方法。在GIS设备上开展了干扰测试,构建得到能满足现场GIS局部放电超声检测要求的传感系统。研究结果表明:该方法可对低于1.8 kHz低频噪声造成的相位衰落起到明显的抑制效果。根据相位衰落抑制效果测试结果,设置相位反馈控制,传感系统达到40 mV的稳定幅值,保证光纤传感系统在100 Hz电动力干扰的条件下依然保持良好的稳定性。GIS局放检测试验结果显示,10 s内Michelson光纤干涉系统对局部放电超声信号达到精确检测的效果,压电传感器(PZT)未检测到局部放电的信号。该研究具有较好的实际应用价值,易于推广。

基于TCN网络的调相机局部放电智能检测分析

为了进一步提高调相机缺陷识别能力,设计了一种基于TCN网络的调相机局部放电智能检测方法。在调相机设备上开展了干扰测试,构建能够满足现场调相机内局部放电检测系统。研究结果表明:设计相位反馈控制能够对低于1.8 k Hz低频噪声造成相位衰落起到明显抑制效果。调相机局部放电检测试验结果显示,10 s时间内,Michelson光纤干涉系统对内部缺陷信号达到了精确检测的效果,PZT传感器则没有检测出内部缺陷的信号。

消除输电线路绝缘定相试验中强感应电的方法研究

绝缘定相试验是输电线路新投运或改造后的一项重要工作。然而,架空线路的强感应电严重干扰了试验的准确性,使其无法为试验结论提供切实、可靠的判据,甚至会烧毁试验设备。对现有的试验方法进行改进,在实际操作的测量回路中,在线路侧并联一只远大于线路绝缘电阻的纯电容,有效解决了现场强感应电对试验工作的危害,保障了试验的准确性和完整性。

极不均匀染污绝缘子操作冲击闪络特性

输电线路绝缘子在运行一段时间后,其上、下表面呈现出不均匀染污现象,将对绝缘子操作冲击闪络电压造成较大影响。该文采用湿污法模拟绝缘子上/下表面不均匀染污,在不同盐密下,对干净、均匀染污和极不均匀染污XP–70和LXY–70两类绝缘子,进行预加和非预加的操作冲击闪络试验,分析其闪络特性;使用超高速摄像机对XP–70绝缘子操作冲击闪络过程进行拍摄并分析其放电机理。结果表明,极不均匀染污绝缘子操作冲击闪络电压与上、下表面盐密之比(T/B)呈负相关,且随等值盐密的增加而减小;交流电压预加也会显著减小闪络电压。此外,极不均匀染污绝缘子操作冲击闪络形式为沿面分段依次闪络,放电发展速度相较于均匀污秽时更快,闪络时间更短,发展轨迹存在电弧短接伞裙和钢脚现象。该结果可为复杂极端环境下的输电线路外绝缘设计提供理论支持,对绝缘子的防污闪工作具有重要的指导意义。

固体火箭发动机绝热层粒子侵蚀特性数值模拟研究

针对固体火箭发动机高浓度颗粒流冲刷下的粒子侵蚀绝热层问题,运用Standard k-ε湍流模型和颗粒轨道模型对某型地面模拟过载试验发动机进行三维两相流数值模拟,分析两相流场特性,基于Oka粒子侵蚀模型计算某型EPDM绝热层的粒子侵蚀率,并与7次地面模拟过载试验发动机粒子侵蚀试验结果进行对比。数值结果表明,该粒子侵蚀模型可靠且精度有保证,能够正确预示绝热层粒子侵蚀特性;计算与试验所得的侵蚀率分布范围基本相同,计算所得最大侵蚀率偏大,最小相对误差4.69%,平均相对误差约13.89%;但侵蚀分布特征与试验结果不完全一致,分析认为粒径分布数据与真实值的偏差是侵蚀分布特征存在差异的主要原因。研究结果可用于工程中EPDM绝热层高浓度颗粒冲刷下的粒子侵蚀分析,能够为固体火箭发动机绝热层设计及热防护可靠性研究提供参考。

二氧化钒金属-绝缘相变的回线宽度及其调控研究进展

优异的金属-绝缘相变性能使得二氧化钒(VO_(2))具有广阔的应用前景。回线宽度是影响VO_(2)实际应用的一个重要指标,不同类型的器件对回线宽度的要求不同。传感类器件要求VO_(2)的回线宽度要尽量小,而存储类器件则要求VO_(2)具有较大的回线宽度。为了满足不同器件的应用要求,研究人员已通过磁控溅射法、溶胶-凝胶法、聚合物辅助沉积法和脉冲激光沉积法等方法制备了VO_(2),并对其回线宽度进行了研究。本文先从形貌(颗粒大小、颗粒形状和晶界)、元素掺杂和择优取向三个方面对回线宽度的研究进行了总结;然后,对二氧化钒回线宽度的调控机理进行了讨论;最后,指出当前研究中的不足,并对将来的工作进行了展望。

特高压交流变电设备相间操作冲击的放电特性

为取得特高压交流输变电工程的设计依据,结合晋东南—荆门百万伏级交流输变电示范工程,研究了交流变电设备的相间操作冲击电压特性。用电压分别为5400、3000kV的冲击电压发生器联合进行相间试验,通过适当调整时延实现相间试验时2台冲击同步;采用升降法获得5～9m距离的环、管型母线、4分裂导线相间操作冲击电压放电特性曲线;通过计算得到其相间操作冲击的间隙系数k,并分析电压分配系数α对相间50%操作冲击击穿电压U50的影响。试验表明,U50随着α增大而增加,且通过长间隙放电理论中临界电荷法解释相间绝缘的U50随着α增大而增加的原因,试验结果与IEC等国外类似试验相接近,证明本次试验的可比性和可靠性。

750kV输电线路相间操作冲击放电特性的研究

为取得我国750kV同塔双回输电线路的设计依据,结合我国西北电网公司即将建设的750kV同塔双回输变电线路工程,进行了模拟其线路相间操作冲击放电特性的试验研究。相间试验采用两台电压分别为5400kV和3000kV的冲击电压发生器联合进行,适当调整时延实现两台冲击同步。采用升降法获得5～9m距离6分裂导线相间操作冲击电压放电特性曲线算得其相间操作冲击的间隙系数K,并分析电压分配系数α对相间50%操作冲击击穿电压U50的影响。试验表明,U50随着α增大而增加,且通过长间隙放电理论中临界电荷法解释了相间绝缘的U50随着α增大而增加的原因,该结果接近IEC等国外类似试验,证明了其可比性和可靠性。

1000kV交流紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性

为了解1000 kV特高压紧凑型输电线路相间空气间隙放电特性,获得相间空气间隙在模拟操作过电压条件下的放电特性参数,为相间绝缘间隙提供试验支撑,利用全尺寸特高压紧凑型塔窗,进行了塔窗内导线相间空气间隙操作冲击试验。并模拟档距中央的导线相间间隙,进行了标准操作冲击、1000μs长波前操作冲击放电特性试验研究。通过试验获得了多条重要的相间间隙操作冲击放电特性曲线,分析了不同电压分配系数α时长波前操作冲击电压相间放电特性的差异。研究结果表明,模拟线路档距中央相间(导线对导线)放电电压平均值较塔窗内相间(环对环)放电电压高3.9%。α取0.33、0.4和0.5时,放电电压与电压分配系数关系接近线性。

高海拔地区500kV变电站设备相间操作冲击放电特性

相间操作冲击放电特性是决定变电站设计尺寸的一个重要方面。为获得我国高海拔地区500kV变电站的设计依据,结合云南电网公司500kV建塘输变电工程,分别在3个不同海拔高度地区武汉(23m)、西宁(2 254m)、大武(3 742m),开展了模拟真型500kV变电站典型电极—软母线和均压环的相间操作冲击试验研究。利用升降法获得5～8m间隙距离内的相间操作冲击放电特性曲线,分析电压分配系数对相间间隙空气绝缘的影响,并按不同的海拔校正方法对试验结果进行校正分析和比较。试验表明:受海拔高度的影响,高海拔变电站设备相间操作冲击平均击穿场强较低海拔有明显的下降,相间操作冲击放电电压U50随着电压分配系数增大而增大。通过对比国内外不同海拔校正方法,建议高海拔地区500kV变电站均压环相间操作冲击海拔校正采用IEC 60071-2—1996标准的方法进行海拔校正;软母线相间操作冲击海拔校正采用带m因子的修正方法进行海拔校正。

复合绝缘子内部缺陷超声相控阵柔性耦合检测

为解决小管径复合绝缘子内部缺陷在线检测中超声探头与绝缘子耦合困难的问题,提出了一种基于水囊柔性耦合的复合绝缘子超声相控阵检测方法。该方法利用材质与绝缘子护套声学特性接近的硅橡胶水囊实现探头与绝缘子的良好耦合。并分别进行了护套和芯棒的缺陷检测实验。实验结果表明:针对护套,水囊耦合法与传统水浸法均能够检测到直径1.0mm的缺陷,且二者相控阵扫描图像一致;针对芯棒,水囊耦合法能够检测到直径2.0 mm的多处缺陷,缺陷识别率高。实验验证了水囊耦合法应用于超声相控阵复合绝缘子检测的可行性,为输电线路复合绝缘子内部缺陷在线检测奠定了基础。

湿度可控的绝缘子泄漏电流智能测控系统研制

为了防止污闪事故的发生,需要对线路外绝缘污秽状态和污闪风险进行评估。泄漏电流法由于其在线实时性越来越受人们关注。泄漏电流主要受绝缘子染污程度和受潮程度的影响。目前研究大多集中在饱和受潮下的泄漏电流特性,而对于非饱和受潮的研究较少。为了对绝缘子泄漏电流和湿度关系进行研究,研制了一套湿度可控的绝缘子污秽试验的智能测控系统。该系统能精确测量试验过程中绝缘子上的电压、电流及温湿度;对实现泄漏电流在0.1mA～2A内精度为2%的测量;采用模糊控制调节湿度,实现相对湿度在80%～99%内精度为2%的调控。同时对不同污秽的绝缘子在不同湿度下的受潮进行了研究分析,给出了加湿的参考时长为40min。

特高压变压器感应电压试验若干问题的探讨

变压器感应电压试验包括短时感应耐压试验(ACSD)和长时感应电压试验(ACLD)。随着电压等级的进一步提高以及绝缘水平的相对降低,在500kV电压等级中已初步暴露的ACSD和ACLD之间的矛盾越来越尖锐,并已超出GB和IEC等标准规定的范围。尤其对于特高压变压器,各国选择的感应电压试验要求存在极大的实质性差异。为了寻求感应电压试验的统一性原则并满足特高压变压器感应电压试验的要求,以遵循GB和IEC等标准规定的绝缘试验原则为基础,通过对不同电压等级变压器ACLD局部放电预加电压进行比较、调整和分析,指出ACLD局部放电预加电压应以1.1倍测量电压为下限,以85%额定短时感应耐受电压为上限。通过对不同电压等级变压器ACSD和操作冲击试验(SI)的绝缘试验要求和原则进行比较和探讨,指出对于特高压变压器,ACSD额定短时感应耐受电压不再具备确定性意义。为了兼顾特高压变压器的可靠性和经济性指标,应依据系统运行实际进行绝缘设计和试验验证,因此,建议针对特高压变压器开展以叠加操作冲击电压替代交流预加电压进行激发的ACLD试验研究。

基于感应式振荡冲击耐压试验的变压器故障诊断技术

目前,对变压器进行感应式振荡型操作冲击耐压试验,并采用多种诊断方式对其进行故障诊断的相关研究尚不成熟。为此对一台220kV三相油浸式变压器在短路冲击试验前后进行了感应式振荡操作冲击耐压试验,测量并分析了高低压绕组上的电压波形、中性点示伤电流、局部放电(PD)信号和电压传递函数的变化规律,并与变压器的解体结果进行对比,研究了变压器绕组的机械和绝缘故障对诊断参量的影响。试验结果表明:电压波形、示伤电流和电压传递函数能同时检测到绕组的机械和绝缘故障,而局部放电检测只能反映绝缘故障;机械故障对诊断参量的影响在较低试验电压下就会显现,而绝缘故障对诊断参量的影响在较高试验电压下才会显现;传递函数和局部放电信号对故障的灵敏度较高,电压波形和示伤电流能判断故障所在的绕组。研究验证了感应式振荡操作冲击耐压试验对变压器故障诊断的可行性和有效性,证明该诊断方式可有效检测到变压器绕组的机械和绝缘状态。

长串绝缘子高海拔人工污秽试验泄漏电流分析

为获得长串绝缘子泄漏电流随盐密及海拔的变化规律,开展了不同海拔高度、不同盐密类型下的绝缘子人工污秽试验,获得了泄漏电流波形数据,通过傅里叶变换将泄漏电流从时域变换到频域。对泄漏电流幅频和相位特性的分析结果表明随着泄漏电流幅值的增大,3次谐波的含量逐渐减少,电流波形越接近正弦波,电流电压相位差也逐渐减小,在泄漏电流幅值为54.23、101.50、355.28 m A时,3次谐波含量分别为47%、38.6%、20.6%,电流电压相位差分别为–18.04°、–17.17°、–13.68°。对不同盐密的绝缘子串的泄漏电流峰值进行分析发现,可用泄漏电流峰值表征绝缘子污秽度。通过对不同海拔下泄漏电流峰值分析发现,泄漏电流峰值与海拔高度满足一定的关系式。研究结果表明不同海拔地区的绝缘子的防污闪预警泄漏电流阈值应进行差异化设定,该研究规律对高海拔地区绝缘子安全稳定运行具有一定的指导意义。

输电线路交流感应电压消除装置的研制

由于同塔架设的输电线路感应电压最高可达到几千伏,对线路试验人员和设备的安全构成很大的威胁。基于消弧线圈电感电流补偿电容电流的原理,设计一种电压倒相补偿且便于现场应用的线路交流感应电压消除装置,可抵消或抑制输电线路测试端的交流感应电压,同时装置的引入对线路绝缘定相试验基本无影响,在有较高交流感应电压的状态下仍可进行输电线路绝缘定相测试,并保证试验的安全性和数据的准确性。

GIS同频同相交流耐压技术的研究与应用

针对气体绝缘金属封闭开关(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)变电站在母线不停电条件下,无法进行交流耐压的实际问题,探索应用基于同频同相交流耐压技术在GIS设备上进行交流耐压试验的新方法。在原有试验方法的基础上,分析3/2接线方式下试验方法,对后续试验提供了借鉴作用。

110kV线路OPPC全绝缘光单元直接引下试验及应用

光纤复合相导线(Optical Phase Conductor,OPPC)在电网节能和抗冰灾方面有其优越性,但传统的OPPC技术繁琐复杂,给施工带来了不便。广东电网公司于2009年开发了新型OPPC光单元分离引下技术,并在10 k V配电线路中投入应用,适合110 k V架空输电线路的全绝缘光单元OPPC技术也已于近期开发成功,文章对110 k V线路OPPC全绝缘光单元直接引下试验及其应用进行了介绍。在此背景下,OPPC架空送电线路建设可望摆脱繁琐的传统技术,为电力通信光纤线路建设提供一种较好的选择。

无刷电动舵机功率驱动电路发热特性分析

针对小型大功率无刷电动舵机由于大电流、高功率密度引起的散热困难问题,开展其功率驱动电路发热特性研究。根据所使用的H-PWM-L-ON型半桥调制模式,分析了IGBT三相桥式功率逆变电路的功率损耗,基于RC热网络模型方法建立了该电路的热传导模型,并使用英飞凌FS50R06W1E3型功率模块开展了功率驱动电路发热特性仿真分析和实验验证。结果表明,所给出的功率驱动电路功率损耗分析结果合理可信,通过该热传导模型可有效计算功率器件工作温度。在无刷电动舵机设计过程中,可使用此方法进行功率器件工作温度计算,在确保低于最高工作结温的情况下提高可用输出功率。

35kV断路器切电容器组引起三相短路故障的分析

本文对220 kV C变电站2#主变压器35 kV侧42#断路器由AVC系统自动控制切电容器组时,42#开关柜内发生三相短路,由于变压器线圈抗短路能力不足而引起2#主变压器本体重瓦斯保护动作,导致变压器损坏的严重事故,结合故障录波记录和消弧线圈动作记录,通过对故障断路器进行详细的解体观察及试验,对事故过程采用EMTP进行过电压模拟仿真及分析等方法,从事故现象及理论上较为准确地判断出了故障原因,并提出了相应的防范措施。