干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障特征分析

本文通过有限元软件建立仿真分析模型,研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征,探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性,之后在其绕组不同层、不同高度位置设置匝间绝缘故障,研究回路总电流、等效阻抗、有功功率损耗等电气特征量随故障位置的变化规律,并分析空间磁感应强度和绕组受力的变化情况。结果表明:所研究的电气特征量变化率随绕组单匝匝间短路位置的变化而变化,在径向上呈现从内层到外层增大的趋势,在最外层有所减小,在轴向上由绕组中部向端部逐渐减小。绕组单匝匝间短路状态下的空间磁感应强度和故障绕组受力明显增大,等效电阻、功率因数和有功功率损耗的变化率均在500%以上,变化显著且方便获取,可作为干式空心并联电抗器匝间绝缘故障的在线监测量。

基于电压、电流不平衡度差值的干式变压器匝间短路故障识别方法

干式变压器绕组发生轻微匝间短路时,相电压、相电流等电气量变化甚微,不能作为表征匝间短路故障的敏感特征量,导致相应保护措施缺失,运行过程中设备烧毁事故时有发生。通过建立干式变压器“场-路”耦合仿真模型,利用实际试验和工程计算获取的状态参数,验证模型的准确性。通过建立和分析其绕组匝间短路故障数学模型,提取相电压、相电流不平衡度标幺值的差值,作为判断匝间短路故障的特征量。通过仿真分析不同工况下其绕组发生匝间短路故障时不同电气量的变化情况,论证了所提新故障特征量不仅能提前感知绕组匝间短路故障,而且能够克服固有的三相不对称及不平衡运行带来的影响,有效性、灵敏性兼顾,为实时监测干式变压器绕组匝间绝缘状态提供一种新方法。

35 kV XLPE电力电缆终端结构参数优化

为解决电力电缆与其终端绝缘电场分布不均匀,易造成界面击穿及沿面放电的问题,本文对35 kV冷缩式电力电缆终端结构参数进行优化以提高其绝缘水平。首先基于COMSOL仿真软件分析应力锥的轴向长度和端部半径对终端电场分布的影响,得出终端结构参数的最优组合;随后研制电力电缆终端样品,通过工频交流耐压、局部放电试验进行性能指标的对比验证。结果表明:电力电缆终端应力锥的轴向长度是影响其界面电场变化与分布的主要因素,端部半径的变化对终端电场的影响较小;应力锥轴向长度的增大缓解了界面电场强度,但容易引发沿面放电问题;应力锥的轴向长度及端部半径最优值分别为25 mm和2.5 mm。

基于雷电耐受能力的配电变压器选型策略

配电变压器的绝缘配置水平低于配电线路,在遭受雷电侵害时极易造成绝缘击穿事故,在设备选型时通常仅从容量需求角度出发,并未考虑型式差异的影响。基于不同接线组别与容量的配电变压器结构参数,采用ATP-EMTP(electromagnetic transients program,version alternative transients program)软件建立了相应的雷击宽频等效模型,分析型式差异对其雷电耐受能力的影响,研究基于雷电耐受能力的配电变压器选型策略。结果表明:型式和容量差异对配电变压器雷电耐受能力具有一定影响,小容量配电变压器雷击过电压幅值相对较高,接线组别为Dyn-11型的配电变压器雷电耐受能力总体优于Yyn-0型。因此,在设备选型时应统筹考虑。

硫化体系对硅橡胶热老化性能的影响

为了探究不同硫化体系对电缆附件增强绝缘用硅橡胶热老化性能的影响,本文以35 kV电缆附件增强绝缘用硅橡胶为研究对象,利用过氧化物、硅氢加成两种硫化体系分别制作硫化硅橡胶试样并开展热老化试验,对比分析其力学性能和电气性能的变化特征。在热老化前期,两种硫化体系下硅橡胶均发生分子侧链的氧化交联反应和分子链间的再交联反应,交联度增大;热老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,交联度变小。研究与测试结果表明:随着热老化时间的增加,硅橡胶试样拉伸强度和断裂伸长率逐渐减小,电导率先减小后增大、随温度升高而增大,相对介电常数逐渐增大、随温度升高而减小,介质损耗角正切逐渐增大、随温度升高而增大,击穿场强呈现先增后降趋势。硅氢加成硫化体系下的硅橡胶一直保持高交联度,在热老化后具备更优的力学性能和电气性能,而过氧化物硫化体系下的硅橡胶在硫化过程中产生强酸性副产物,在热老化后产生强极性基团,致使硅橡胶的热老化性能劣化。

热老化下涂覆硅脂对110 kV电缆终端接头界面电-热-力场的影响

为了研究热老化条件下高压电缆终端接头内涂覆硅脂对交联聚乙烯绝缘/硅橡胶绝缘复合界面多物理场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics软件建立了110 kV电缆终端接头电-热-力多物理场模型,仿真分析了热老化下涂覆硅脂前后复合界面电场、温度场以及应力场的分布。结果表明:界面涂覆硅脂后,增加了界面的密封性,使界面电场畸变程度减小,界面温升略微下降,但界面应力呈现不均匀分布。老化后,硅脂对硅橡胶的溶胀造成硅橡胶相对介电常数升高,界面电荷密度增大,电场强度进一步增大。温度升高加剧了硅脂对硅橡胶的渗透,使硅橡胶材料热导率降低,界面温度较老化前升高。老化后,涂覆硅脂的硅橡胶弹性模量大幅降低,界面应力进一步减小。