复合绝缘子沿面电晕放电特性的试验研究

为了研究复合绝缘子沿面电晕放电状况,以110kV复合绝缘子为试验对象,利用一种基于光电倍增管的紫外电晕检测装置来测量绝缘子电晕产生的紫外光,探讨复合绝缘子沿面电晕放电发展和分布特征。通过逐步升高施加电压的试验方法,检测得到复合绝缘子在不同表面条件下(干燥、清洁、潮湿、染污)沿面电晕放电发展和分布状况的脉冲量化特征数据。测量结果表明:当电压升高时,表面干燥条件下的复合绝缘子电晕放电沿串长发展和分布,而表面潮湿条件下的复合绝缘子电晕放电随机性较大。电晕紫外光脉冲个数以及脉冲平均峰值可以用作检测电晕放电的特征参数,以判定复合绝缘子电晕放电状态。     

采用光放大器的绝缘子微放电紫外光遥测系统

绝缘子出现电晕放电是其运行性能下降的一个重要征兆,电晕放电的发展将会加速绝缘子性能的恶化并最终可能导致绝缘子闪络等严重电力安全事故。为此介绍了一种利用微弱电晕产生的紫外光为特征量的远程在线检测绝缘子电晕放电程度的技术。该技术采用光放大器技术来检测绝缘子表面电晕产生的微弱紫外光,并能判别绝缘子运行状态。该系统中的光放大器首先将采集的微弱紫外光信号转化为与之对应的微弱电流信号,然后电流信号经过信号调理单元处理转化为可采集的电压信号,信号最后被采集卡采集进入计算机,PC机中的分析软件可以对采集信号结果进行分析与判断。系统软件基于虚拟仪器技术平台,既能减少硬件的成本又能很好的分析信号的特征。该系统在现场变电站进行了检测试验,绝缘子的放电检测结果验证了该检测技术的有效性。     

针-板与棒-板电极结构在不同温度下的负电晕放电特性

电晕放电在实际工况下的放电特性与周围环境条件关系密切。为得到不同电极结构下负直流电晕脉冲特性随环境温度的变化机理与规律,建立了考虑环境温度影响的流体动力学模型,分别对针–板结构与棒–板结构的负电晕放电模型进行仿真计算。特里切尔脉冲序列、电场强度、电子数密度、脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率等物理量随环境温度的变化规律被系统地研究。通过计算分析发现棒–板结构模型的起晕电压较低,电晕脉冲的持续时间更长。随着环境温度的升高,不同结构负电晕放电形成的脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率均会随之变大,且放电空间内电场强度会更强、带电粒子的运动也会更加迅速。此外,针电极与棒电极尖端的曲率半径也会对放电产生影响,负电晕放电在曲率半径较小时更加剧烈。     

极不均匀电场中负直流电晕放电紫外特性

为了对极不均匀电场中负直流电晕放电强弱进行评估,必须对电晕放电产生的紫外光子计数进行定量分析。通过棒-板电极中负直流电晕放电进行了Trichel脉冲频率、电晕电流及紫外光子计数的测量,得到了试验电压、Trichel脉冲频率、电晕离子电流与紫外光子计数之间的相互关系。试验结果表明,在距离放电点相同距离、相同增益时,Trichel脉冲频率与试验电压近似呈线性关系,且在不同棒-板距离时,试验电压对脉冲频率的影响梯度基本相同,在3.6~4.2之间;紫外光子计数与试验电压及Trichel脉冲频率均近似呈2次方关系,而且紫外光子计数与频率在一定电极距离范围内存在固定函数关系。这一结论为紫外仪在电晕缺陷检测方面奠定了基础。     

电晕紫外光脉冲与电晕电流脉冲相关性研究

为解决传统上多采用接触式检测电晕产生的电流脉冲研究电晕特征存在的最大缺陷是易受外界干扰严重的问题,采用光电倍增管精确测量短距离内紫外光的强度,研究了电晕电流脉冲和紫外光脉冲的相关性特征。结果表明,短距离内,电晕产生的紫外光强度与距离平方成反比,且与电晕电流脉冲信号相关性很强,其幅值特性及统计个数特性与电流脉冲信号对应较好,故紫外光信号可作为特征量代替电晕电流脉冲信号分析电晕特征。     

高速列车车顶绝缘子均压环的优化设计

在大雾等潮湿环境中,空气中的水分子会附着在绝缘子表面并逐渐凝结成微小水珠,这些密集的小水珠会对绝缘子内部及周围电场产生畸变,在电场力等外力作用下这些大量的微小水珠渐渐形成的水带会进一步畸变电场,形成恶性循环。文中仿真结果表明,绝缘子表面出现分离水珠时,高压端金具与第一伞裙之间产生的电场强度足以引起表面水珠发生电晕放电,这会老化甚至灼蚀绝缘子表面材料,降低绝缘子安全运行的可靠性。针对这一情况,文中以CRH-380型电力动车组车顶受电弓支撑环氧树脂复合绝缘子为对象,运用有限元仿真软件,采取加装最优均压环的措施来改善绝缘子高压端的电场分布,当均压环R=125 mm、r=21 mm、H=44 mm时受电弓支撑绝缘子伞裙护套表面最大场强最小,为绝缘子均压环的最优配置。此时绝缘子伞裙护套表面最大场强为19.7 kV/cm,小于分离水珠电晕放电起始场强,达到预期目标。     

地面检测零值绝缘子中抗干扰措施的研究

大量研究结果表明，输电线路上的零值绝缘子可以通过流经杆塔接地线的绝缘子电晕脉冲信号检测出来。但是，接地线上有许多干扰，如果不消除它们，绝缘子电晕脉冲很难测到。提出了用于消除泄漏电流、谐波和电力载波等周期性干扰的高频传感器系统，而且着重讨论了用基于脉冲统计特性的模式识别方法区分绝缘子电晕与金具、导线电晕的可行性，并提出了几条识别准则。最后，分析了实际线路检测情况，其检测结果比较准确，有力地证实了上述方法极其有效和实用。     

电场不均匀系数对SF6/N2混合气体负直流电晕电流脉冲特性的影响

为了研究SF6/N2混合气体负直流电晕电流脉冲特性,建立SF6/N2混合气体二维轴对称针-板几何模型,对不同电场不均匀系数下的负直流电晕放电进行了仿真计算.通过将放电过程中正离子、负离子和电子的连续性方程与泊松方程耦合,研究负电晕电流脉冲的形成机制,分析了电场不均匀系数对带电粒子变化过程和电流脉冲特征参数的影响,并通过针-板模型电晕放电实验平台验证了仿真模型的有效性.仿真结果表明,电流脉冲形成过程中,电子数密度远小于离子数密度,且正离子数密度大于负离子数密度;每个电流脉冲对应一个负离子云的形成和迁移,随着电场不均匀系数减小,由于针电极和负离子云之间的静电排斥,负电晕会呈现先偏离针尖发展、而后又向针尖回移的趋势;电流脉冲幅值整体呈增大趋势,初始电流脉冲宽度增大,脉冲上升时间和下降时间增长,同时脉冲重复率减小.     

SF_6气体中电晕放电的多光谱脉冲特性研究

为了对SF_6气体中电晕放电下的多光谱脉冲特性进行研究,搭建了一套全光谱波段下的光、电局部放电检测系统,分别在紫外光、可见光及近红外光下对针-板电极放电进行检测,分析不同光谱波段下的局部放电光脉冲特性。实验结果表明:在针-板电极放电下,紫外光、可见光及近红外光的脉冲相位分布差别较大,而脉冲相位分布的偏斜度Sk和陡峭度Ku存在一定规律。随着电压的升高,可见光平均脉冲幅值变小,放电重复率增加;紫外光平均脉冲幅值先增大后减小,在放电负半周期,放电重复率随电压升高先增加后减少。在紫外光和可见光下检测得到的光脉冲幅值与视在放电量均有良好的线性关系。因此,通过SF_6气体中电晕放电下的多光谱脉冲特性研究,可对放电状态进行评估及对放电类型进行判断。     

绝缘子表面电场与紫外脉冲关系以及在劣化绝缘子检测中的应用

通过仿真计算表明绝缘子串出现劣化绝缘子时,其表面以及周围空间电场分布变化明显,平均变化幅度超过10%,局部区域明显加强,因此导致电晕放电加强.绝缘子表面电场的变化将导致电晕放电中紫外脉冲的数量以及功率发生变化,基于此研制了UV-I型绝缘子检测仪,通过检测绝缘子串一段时间内电晕放电中的紫外脉冲数量的变化,判断是否存在劣化绝缘子.先后在高压大厅和现场进行了多次试验,试验结果表明:当绝缘子串中出现劣化绝缘子时,放电加强,放电中的紫外脉冲数量将增多,对于110kV和220kV的相对放电变化率分别超过10%和8%,与仿真电场变化比成正比,UV-I型绝缘子检测仪能有效检测劣化绝缘子.     

基于紫外脉冲法的非接触式低值(零值)绝缘子在线监测系统

目前低值(零值)绝缘子检测手段主要有电压分布法、电晕脉冲法、红外热像测温法及超声波法等,但均有一定的不足.文中提出了全新的紫外脉冲法:当线路上存在低值绝缘子时会造成绝缘子串电压分布改变,从而使绝缘子串的放电脉冲数目增加,并引起放电紫外光脉冲的相应变化.在线路杆塔上加装根据文中方法研制的监测装置,对绝缘子串放电脉冲引起的紫外光的185 nm～260 nm(日盲区)部分进行连续在线监测,分析紫外脉冲的变化,可以发现低值(零值)绝缘子.由紫外脉冲法构成的绝缘子监测系统,不需和绝缘子接触,检测距离可以远达4 m以上,适用于线路绝缘子在线监测.文中方法经过了110 kV线路的实验验证,证实了检测效果.     

低气压下直流正极性冰电极电晕特性研究

覆冰将改变绝缘介质的放电过程，导致电力系统绝缘性能下降，为深入研究覆冰绝缘子串中空气间隙的电晕放电特性，基于冰棱-冰板电极系统，通过脉冲电流传感器和紫外线成像仪CoroCAM IV+揭示了气压对起晕电压、放电模式、放电波形及其幅值等的影响。通过数学分析提出表征不同大气压下不同间隙长度时起晕电压的修正公式，分析和讨论气压对放电脉冲及其幅值的影响。理论分析表明，随着气压的降低，覆冰空气间隙起晕电压呈幂函数或指数函数降低，特征指数同间隙长度相关。试验结果与理论分析一致，进一步揭示了覆冰环境下电晕放电的特性。     

交直流电压下绝缘子放电紫外脉冲与泄漏电流对比分析

绝缘子污闪是威胁电力系统安全可靠运行的主要因素之一,如何有效检测绝缘子污秽状态成为污闪防治的关键。本文基于搭建的污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,利用人工气雾室开展了不同污秽分布与空气湿度下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流对比实验研究。实验结果表明:直流电压下,不同污秽分布与空气湿度下绝缘子放电紫外脉冲数与泄漏电流具有相似的规律,可采用绝缘子放电紫外脉冲数替代泄漏电流检测污秽绝缘子,实现绝缘子污秽状态的非接触检测与评估;交流电压下,不同污秽分布绝缘子放电紫外脉冲数区别不大,难以通过紫外脉冲检测实现不同污秽分布绝缘子的区分。研究工作为输电线路绝缘子污秽状态非接触检测与评估提供了参考。     

开关柜局部放电综合在线检测装置的研究与应用

采用紫外光技术和超高频技术共同检测开关柜内设备局部放电的发生,研究了一种开关柜局部放电综合检测装置,该装置通过检测局部放电过程中辐射的紫外光脉冲和超高频信号,达到对电气设备局部放电的准确识别,且具有动作时间快、灵敏度高、抗干扰能力强、费用低等优点。研究了紫外脉冲法和超高频法的测量原理,分别给出了紫外部分和超高频部分的信号处理方法以及装置各硬件部分的设计。进行了电容型放电间隙棒-板电晕放电模拟检测试验,证明了该装置能够准确检测不同强度的放电,并能相对反映放电强度的大小。     

基于紫外脉冲法的绝缘子污秽状态监测

为及时监测绝缘子的污秽状态,根据绝缘子污秽程度与放电脉冲的关系和绝缘子放电时紫外脉冲的特性,提出了一种基于紫外脉冲法的绝缘子污秽状态在线监测技术,通过绝缘子放电强度和次数的变化判断绝缘子污秽程度。110kV线路试验的结果表明,在线监测表面放电时的紫外脉冲可监测绝缘子的污秽状态,且不需接触绝缘子,与绝缘子的距离可以达到4m。     

Effect of Hydrophobicity on Electric Field Distribution and Discharges Along Various Wetted Hydrophobic Surfaces

According to hydrophobicity and hydrophobicity transfer studies on silicone rubber surfaces, although the silicone rubber can transfer its hydrophobicity to various contaminants deposited on its surface, the hydrophobic states of water droplets on clean silicone rubber surfaces and on various contaminated silicone rubber surfaces were found to be different based on evaluation by contact angle measurement. Furthermore, surface discharge and aging of materials decreases the hydrophobicity of the surface. Focused on the difference of hydrophobicity and the effect of water droplets on the hydrophobic contaminated surfaces, some contrastive computations and tests of water droplets on various surfaces were carried out in this study. The results showed that the water droplets existing on the surface of silicone rubber materials might change the electric field and voltage distribution along the surface, and even reduced the initial voltage of the corona discharge, which was verified with a comparison test on a high voltage side of polymer insulator monitored by a photomultiplier tube (PMT) system. Since the leakage current provides much useful information to diagnose the state of outdoor insulation, this study investigates the time and frequency distributions of surface discharges on ceramic insulators, new room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber coated insulators and aging RTV insulators with various hydrophobic states with the short time Fourier transform and Gabor transform methods. Then a correlation was found between the distribution of the spectrum of surface discharges and hydrophobicity via the joint time and frequency analysis of discharges on various hydrophobic surfaces.