温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响

为了研究温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响,构建了一个模拟变压器沿面放电的试验平台,其中包括沿面放电模型、变压器内部环境模拟系统和局部放电检测系统。在此试验平台上,模拟了变压器内部60、90、100°C温度,采用逐步升压法来加速沿面放电的发展。使用常规脉冲电流(CIC)测量方法检测局部放电的信息,采用照相方法记录沿面放电在纸板上产生的炭化痕迹,观测了3个温度下油纸绝缘系统中沿面放电的发生、发展、直至沿面闪络的过程和现象。结果表明:随着油温的升高,沿面放电模型的局部放电起始电压和闪络电压在不断降低;高油温下,沿面放电对纸板的破坏程度更加严重。这些结果为评价温度对油纸绝缘沿面放电的影响提供了依据。     

油纸绝缘针板沿面放电模型白斑发展过程及放电特性

电力变压器绝缘纸板上的白斑会大大降低油纸绝缘性能,但在变压器检修阶段很难观察到绝缘纸板上的白斑。为研究绝缘纸板上白斑的形成发展全过程及局部放电特性,在实验室建立典型的针板沿面放电模型。基于脉冲电流法测量沿面放电模型的局部放电特性谱图,分析了局部放电的最大放电量、平均放电量、放电次数和放电能量与电压之间的关系,同时用高速相机记录绝缘纸板上白斑形成发展全过程。研究结果表明:根据局部放电特征参数的变化趋势,可将局部放电整个过程分为5个阶段,每个阶段的局部放电特征参数变化和白斑发展过程存在一一对应关系,第2到第5阶段分别对应着白斑产生、快速延伸、缓慢延伸和闪络击穿;通过扫描电子显微镜观察到白斑所在的纸板纤维严重断裂;根据试验现象分析白斑形成发展的机理。因此,可通过局部放电的特征参数变化反应白斑形成发展的不同阶段,为研究电力变压器绝缘纸板的破坏过程提供参考。     

油纸绝缘沿面放电及发展机理

相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。     

GIS中金属微粒诱发沿面局部放电发展过程的研究

局部放电的检测和识别对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)运行状况的监测起着至关重要的作用。金属微粒缺陷是一种极易引发GIS局部放电的典型缺陷。文中主要研究金属微粒诱发的GIS内局部放电沿面爬电的发展过程。为此,根据GIS实际运行条件,搭建GIS模拟实验平台,采用阶梯升压法划分试验阶段,利用脉冲电流法检测各阶段下的局部放电模式,与此同时架设增强型电荷耦合检测器相机(ICCD)实时记录金属微粒局部放电的沿面发展过程,并采用K-Means聚类算法结合特征参量对其发展过程进行划分。结果表明GIS盆式绝缘子上金属微粒的沿面局部放电演变过程分为3个阶段:电晕放电主导阶段、电晕与流注放电并存阶段和流注放电主导阶段。     

沿绝缘介质表面的气体放电等离子体模型

高压直流断路器的断口沿面绝缘性能失效已经成为阻碍直流开断技术发展的主要难点之一,而目前对沿面放电的动态发展规律和放电模型研究还很不完善。该文基于二维自洽流体模拟,建立了N_2/O_2等离子体沿面放电模型,考虑带电粒子的连续性方程和电子能量平衡方程,并耦合泊松方程求解。研究结果发现平板电极中放电由两端向中间发展,累积的表面电荷极性与外加电压一致。根据放电电流波形可判断沿面放电的发展阶段,其中电晕放电阶段电流幅值小且稳定,流注放电阶段电流有小幅波动,火花放电阶段出现电流激增。沿面放电发生在绝缘柱表面的薄层中,其中正、负空间电荷混合存在。并从沿面放电发展速度和表面电荷密度分布两方面验证了该等离子体模型的正确性。     

油纸绝缘沿面放电小波矩特征信息提取及其过程划分

油纸绝缘沿面放电是变压器内局部放电的主要形式,研究其产生及发展特性,能有效诊断运行变压器的潜伏性缺陷。笔者基于典型油纸绝缘沿面放电模型,采用恒压法开展局部放电发展特性试验研究。采集沿面放电发展过程中不同时刻的信号样本,提取了不同阶段沿面放电灰度图像的小波矩特征参量。对新特征参量进行无监督聚类分析,聚类结果结合不同时刻的信息将沿面放电发展过程分为初始、发展、稳定、预击穿4个阶段,为沿面放电发展特性研究提出了一种新的方法。     

变压器油纸绝缘沿面放电程度的诊断

为研究基于特高频信号及油中溶解气体分析的变压器油纸绝缘沿面放电程度诊断方法,在实验室建立了沿面放电模拟试验装置与测量系统,采用阶梯升压法模拟了沿面放电从起始放电到击穿的过程,测量了其发展过程中的特高频信号及油中溶解气体含量,提出了变压器油纸绝缘沿面放电严重程度的诊断方法。研究结果表明：根据特高频信号的相位分布统计谱图可...     

GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备中绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及其特征,搭建了一套220 kV GIS设备沿面放电缺陷发展实验平台,采用逐步升压法对绝缘子表面固定金属颗粒的沿面局部放电进行长期试验,观察到了放电起始、发展直至沿面闪络的现象。利用测量到的局部放电随时间变化的趋势图、散点图、二维柱状图、灰度图,描述了沿面局部放电发展的现象并获得了相应的图谱特征。试验结果表明:GIS设备绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展现象呈现出电晕放电、电晕放电和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段。     

沿面介质阻挡放电等离子体及其应用

沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)等离子体产生技术由于放电空间受限制较小,结构简单,动态响应快,在空气动力学、生物医学以及环境保护等领域有着广阔的应用前景,是近年来的研究热点。为了使读者全面和深入地了解SDBD特性及其研究进展,根据国内外研究者所取得的研究成果综述了SDBD等离子体的研究现状,并对未来发展进行展望。首先介绍了目前SDBD等离子体特性常用的诊断方法,进而评述了SDBD等离子体的实验研究和数值仿真研究进展,并给出了SDBD等离子体在流动控制、风力发电以及生物医学中的应用。重点论述了沿面介质阻挡等离子体的放电特性、影响因素及其优化。结果表明SDBD应用前景广阔,未来需要建立多时间、空间尺度的参数测试与模拟方法,探讨等离子体的化学反应动力学过程,研究流速、海拔、气压、湿度等复杂的外界条件下对SDBD等离子体特性的影响,揭示其在不同领域的作用机制,提升作用效果。     

频变电应力下高频电力变压器绝缘沿面放电形态及发展过程

沿面放电是导致绝缘失效的主要原因之一。为研究高频电力变压器绝缘在频变电应力下的沿面放电形态及发展过程,搭建了高频沿面放电实验平台。首先在10~40 k Hz正弦电压下,测试了不同频率下的沿面放电起始、闪络电压及沿面寿命,然后采用恒压法开展沿面放电实验,记录了放电起始、发展至闪络的整个过程,获得了不同阶段的放电特征参量和放电相位谱图,并结合二次电子发射雪崩模型和陷阱理论,对沿面放电的发展演化过程进行了分析。实验及分析结果表明,电压频率的升高会导致沿面闪络电压的降低和沿面寿命的缩短;高频下聚酰亚胺的沿面放电形态为直线型,在放电的不同阶段,放电幅值、次数、相位谱图及其统计量均呈现出特定的变化规律,可作为沿面放电发展程度的评估指标;绝缘表面电荷分布和陷阱参数对沿面放电特性有重要影响,是进一步揭示沿面闪络机理的关键。     

直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒局部放电发展过程及严重程度评估

直流气体绝缘线路(gas insulated line,GIL)绝缘子表面附着金属颗粒会显著降低绝缘子表面的闪络电压,是GIL设备内一种常见的故障。为研究直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒所引发局部放电的发展过程并进行严重程度判断,建立了一套220 kV GIL设备局部放电测试平台,在逐步升压时利用紫外观测仪观察了绝缘子表面局部放电的整个发展过程,对不同发展阶段局部放电脉冲电流信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱进行了分析。结果表明:GIL绝缘子表面附着金属颗粒导致的局部放电严重程度可以划分为3个阶段:轻微放电、中度放电和严重放电;随着放电过程的加剧,局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱跟随出现变化。利用局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱统计参数Sk、Ku值可以对GIL绝缘子表面附着金属颗粒缺陷引发局部放电的严重程度进行评估。     

基于LLE-PNN模型的油纸绝缘沿面放电发展阶段识别

研究了不同老化程度油纸绝缘的沿面放电发展过程,建立局部线性嵌入-概率神经网络(LLE-PNN)模型识别沿面放电的发展阶段,对比了不同老化程度油纸绝缘宏观与微观形貌的差异,并比较LLE-PNN模型与传统主成分分析(PCA)法所建立的PCA-PNN模型及反向传播神经网络(BPNN)模型的识别结果。结果表明:根据放电发展过程的差异可将沿面放电划分为放电初始阶段、放电发展阶段、放电稳定阶段和临近击穿阶段;老化导致纸板内部产生孔隙结构,促进沿面放电的发展;与其他模型相比,LLE-PNN模型在识别油纸绝缘沿面放电发展阶段上具有一定的优越性。     

真空沿面闪络过程放电光谱分析

选取高压真空绝缘体系中常用的环氧树脂为研究对象,通过添加不同粒径的纳米无机填料,分析不同填料对沿面闪络过程的影响。利用闪络过程光谱实时测量系统分别研究红外光、可见光及紫外光范围内的闪络发光光谱的时域波形,从发光光谱的角度分析闪络过程的发生和发展机理。结果表明:闪络光谱强度并不随闪络电压的升高而增强,纳米无机氧化物的添加会引入更多的深陷阱能级,且会增加高能光子的发射。     

变压器油纸绝缘沿面放电缺陷发展特征及阶段识别方法

沿面放电是变压器油纸绝缘最常见的一种局部放电形式。采用恒压法对油纸绝缘沿面放电缺陷进行长期加压试验,通过分析沿面放电过程中的放电特征量、放电图谱以及扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)微观特征,提出沿面放电阶段可划分为3个典型阶段:放电起始阶段(S1)、放电发展阶段(S2)以及放电预击穿阶段(S3)。S1阶段放电相位主要分布于30?~90?和210?~270?,放电量不超过100 p C;S2阶段相位主要分布于0?~160?和180?~330?,放电量达到3000 p C;S3阶段放电相位几乎覆盖满第二、四象限,放电分布在0?~360?区间,放电量略微增大至3500 p C。微观形貌结果表明,随着放电程度加深,绝缘纸板纤维逐渐被打断、聚合,纤维排列杂乱化加剧,纸板表面碳化带向电极外侧延伸,同时宽度变大。在沿面放电的发展过程中,Hn(φ)图谱的偏斜度ks(10)(ks-)以及陡峭度uk(10)(uk-)的变化呈不规则的"U"型结构,峰值数peaksn(10)(peaksn-)随着放电程度加深逐渐增大。通过采用带特征选择的遗传优化支持向量机算法,对不同放电发展阶段的27维PRPD统计特征量进行了识别,结果表明该算法可以对沿面放电阶段进行准确识别,并且较模糊k近邻分类器和人工神经网络具有更高的识别率。     

不同热老化程度下油纸绝缘沿面放电发展特性

为研究不同老化状态下油纸绝缘沿面放电的发展特性,分析老化程度对放电特性的影响,进而提出表征老化程度和放电危险度的特征量。通过加速热老化制备了4种不同老化程度的油纸绝缘试品,在阶升电压下获得了其局部放电发展过程中的谱图和脉冲序列特性。研究发现,沿面放电脉冲多以脉冲簇群形式出现且有脉冲幅值逐渐增大,脉冲波形上升沿、下降沿快于空气中放电的情形;油纸绝缘老化程度对沿面放电的起始电压和击穿电压影响不大,但对放电量的威布尔尺度参数α值和平均放电功率P影响显著;连续放电时间差Δt对放电发展阶段和绝缘老化程度反应灵敏,可用于放电危险度评估指标。     

乙丙橡胶绝缘的表面击穿与沿面放电特性

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面击穿特性和沿面放电行为,选择板–板电极、棒–环电极和针–板电极3种典型的电极结构来模拟不同电场分布,分别测量并分析了3种电极下外施交流和负极性直流电压时乙丙橡胶的表面击穿电压和击穿痕迹。在外施交流电压下,测量了不同电压下的沿面放电,分析了沿面放电起始和发展过程。试验结果表明:电场分布越均匀,表面击穿电压越大;板–板电极下的起始放电电压与电极间距成正相关性,而棒–环电极和针–板电极下的起始放电与起晕电压相关,其值在1.9~2.4 k V之间;在不同电场分布和放电阶段,发生的放电类型和放电谱图也有所差别,而且在沿面放电前期,放电脉冲幅值较小,约为1.2 V;但是在沿面放电后期,放电比较分散,放电脉冲幅值较大,最高可达43 V。据此可以对沿面放电发展的严重程度进行判断。     

绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响

为研究绝缘纸板老化对油纸绝缘沿面放电发展规律的影响,采用加热老化方法制备了不同老化程度的绝缘纸板试样,设计了柱板放电模型,采用恒压法对各老化程度绝缘纸板试样进行长时间加压实验,测量并采集了局放信号,统计了不同老化程度绝缘纸板沿面放电各阶段总放电量、最大放电量、放电次数等变化规律,总结了绝缘纸板老化对其沿面放电发展规律的影响。将理论分析与仿真相结合,分析了产生该影响的主要原因。实验结果表明:放电前期,放电主要由处在高场强区的变压器油产生,此时绝缘纸板老化程度对沿面放电总放电量、放电次数、最大放电量等无明显影响;随着放电的发展,绝缘纸板内由老化产生的孔隙中填充的变压器油分解产生气体,加剧了放电程度,此时绝缘纸板老化程度对其沿面放电影响较大,老化程度越高,总放电量、放电次数、最大放电量等增加速度越快,数值也越大。     

变压器油中绝缘介质沿面闪络的研究进展

变压器油中固-液交界面沿面闪络现象会严重影响绝缘设备的耐压性能,变压器油中绝缘介质沿面闪络的研究已引起研究人员的关注。介绍了目前研究所采用的实验研究方法以及测量手段,关注纳秒脉冲条件下的闪络特性,在此基础上综述了国内外有关变压器油成分、施加电压波形、绝缘结构以及固体介电性能等因素对沿面闪络影响的研究现状,介绍了沿面闪络过程和一些实用的经验公式,最后提出了变压器油中绝缘介质沿面闪络领域亟待解决的难点问题。     

10 kV绝缘铜管母线沿面放电特性研究

为研究绝缘铜管母线的沿面放电特性,以一段1.5 m长的绝缘铜管母线作为试验对象,设计和模拟了沿面放电的缺陷模型,采用脉冲电流法对其放电信号进行检测。结果表明：在沿面距离小于15 cm时,放电起始电压较低,随着电压的升高,放电幅值有所增加;而当沿面距离大于15 cm后,放电起始电压随着沿面距离的增大而急剧增大,放电幅值随着电压的升高而急剧变大;当沿面距离增大到25 cm后,放电电压急剧升高,放电幅值变小且随着电压的升高只发生微小变化;无论沿面距离大小如何,放电频率都随着放电电压的升高而急剧增大,沿面距离越小,放电频率越高。     

沿面介质阻挡放电的低压电极配置方法

沿面介质阻挡放电等离子体在臭氧生成、化工合成、流动控制等领域有着广泛的应用前景,而电极的配置对沿面放电应用效果有着重要影响。为此在石英玻璃筒上制作沿面放电等离子体发生系统,考察不同低压电极配置方法对放电特性和臭氧生成的影响,以获得沿面放电等离子体低压电极结构配置方法。研究结果表明带式电极的放电特性与臭氧生成量好于传统的面式电极,带式电极结构中,同位电极结构与异位电极结构相比,异位电极结构下的放电功率大于同位电极,其中在异位电极结构中,在电极间距为6 mm、放电电压为20 k V、气体体积流量为1 m3/h条件下,放电功率为6.5 W,臭氧生成量为34.2μg/L,高于传统的面式电极结构下的臭氧生成量50%以上,且石英玻璃筒外低压电极侧同样存在等离子体反应,产生的活性物质的量约占管内生成量的26%。