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。     

重复方波下气压对新能源汽车主绝缘材料电老化特性影响研究

为探究高海拔环境对新能源汽车驱动电机主绝缘材料电老化性能的影响，选取NHN绝缘纸作为主要研究对象，根据新能源汽车实际工况，对其施加双极性重复方波，测量其在不同气压下的局部放电起始电压（PDIV）；采用标准大气压下的PDIV值作为标准电压，在不同气压下对试样施加1.5倍标准电压，测定电老化30 min以及老化至击穿两种情况下试样的物理与电气参数，并检测电老化过程中生成的臭氧含量。结果表明：低气压下主绝缘试样的PDIV值显著降低，并且相对于平原地区，当施加电压大于PDIV时，其表面受腐蚀情况更严重，导致其更容易击穿；在相同时间与电压的电老化过程中，低气压试样的电气参数变化更大，局部放电生成臭氧的速率更快，对材料腐蚀加剧，绝缘性能的劣化更严重。综合以上研究，在设计新能源汽车电机绝缘系统时，应充分考虑海拔因素对绝缘材料耐电晕性能的影响。     

影响静电加速器高压的因素

研究了机械尺寸,真空,绝缘气体的成份、气压和湿度对静电加速器高压的影响。发现在67～0.1Pa真空下,存在耐压“盲区,”气体的绝缘性能随气压的升高而增强。在0.6MPa以上时,N2和CO2的击穿电压增加趋势逐渐变缓,而混合气体的击穿电压仍呈直线增加。N2和CO2的比例为802∶0时效果最佳,加入SF6可明显提高绝缘性能,湿度对击穿电压影响不大。     

CF_3I/CO_2与CF_3I/N_2两种混合气体局部放电绝缘特性的试验研究

近年来,寻找SF6替代气体的研究工作成为各国科学家和电力部门需要解决的迫切问题。从局部放电绝缘特性角度出发,对CF3I/CO2与CF3I/N2两种混合气体在不同气压、混合比和间距下的局部放电起始电压(工频负半周局放起始电压(negative partial discharge inception voltage,PDIV?)和正半周局放起始电压(positive partial discharge inception voltage,PDIV+))进行测量和比较,同时对两种混合气体的PDIV-和PDIV+值随混合比变化的协同效应进行计算和对比分析。试验结果表明:相同试验条件下CF3I/CO2混合气体的PDIV-值和PDIV+值分别约为CF3I/N2混合气体的1.2倍和1.0~1.4倍,且CF3I/CO2混合气体PDIV-和PDIV+值随混合比变化的协同效应也均明显优于CF3I/N2混合气体。故综合考虑温室效应潜在值(global warming potential,GWP)、液化温度以及局部放电绝缘特性等因素,在特定环境下,混合比为25~30%的CF3I/CO2混合气体较CF3I/N2混合气体更适合被考虑作为SF6气体的绝缘替代物用于低中压电气设备中。     

3种缓冲气体对C_4F_7N混合气体绝缘特性的影响

为研究C_4F_7N(全氟异丁腈)与CO_2、N_2和空气3种缓冲气体混合后作为绝缘介质替代SF_6的潜力,在均匀电场下对C_4F_7N/CO_2、C_4F_7N/N_2和C_4F_7N/空气混合气体的工频绝缘性能进行了研究,其中混合气体气压为0.1～0.7MPa、C_4F_7N占比为5%～20%。对比了含不同缓冲气体的C_4F_7N混合气体绝缘特性,分析了气压和混合比例等因素对混合气体工频击穿电压的影响。试验结果表明,C_4F_7N/CO_2和C_4F_7N/空气混合气体击穿电压随气压升高呈线性增长,而C_4F_7N/N_2混合气体在较高气压下呈微弱的饱和趋势;3种C_4F_7N混合气体的工频击穿电压随混合比例的增加大致呈线性增长。C_4F_7N/CO_2、C_4F_7N/N_2和C_4F_7N/空气混合气体相对于SF_6的绝缘强度随气压的变化并非定值,在0.4 MPa附近相对SF_6绝缘强度存在极小值。C_4F_7N/N_2混合气体在放电条件下的碳析出现象较为明显,严重时会导致C_4F_7N/N_2混合气体击穿电压大幅下降。综合考虑C_4F_7N混合气体的绝缘性能、液化温度和放电条件下的碳析出程度,CO_2和空气是C_4F_7N适合的缓冲气体。     

隔板尺寸对棒-板空气绝缘间隙工频耐压特性的影响

为了进一步揭示隔板尺寸对气体绝缘间隙耐压水平的影响,对棒-板空气绝缘间隙引入不同尺寸隔板前后的工频耐压特性进行了实验研究。通过改变隔板位置和电极开距,研究了不同尺寸隔板对间隙工频击穿电压和起晕电压的作用,并分析了隔板表面的剩余电荷对击穿电压的影响。结果表明:隔板的引入大大提高了整个间隙的击穿电压,隔板尺寸较大时击穿电压最大可提高到原来的2.32倍;隔板的引入会略微降低整个间隙的起晕电压,最大下降幅值约为2 k V;隔板表面的剩余电荷对工频击穿电压通常不存在累积效应。为使整体工频耐压特性最佳,需要综合考虑隔板的尺寸和位置对击穿电压和起晕电压的作用。     

静态模拟气固两相体起晕和击穿的实验研究

研究了非均匀电场中的静态模拟气固两相体放电的击穿、起晕特性及固相物介电常数、占空比、放电间隙、电压极性和种类对击穿电压与起晕电压的影响。结果表明:实验范围内,正极性大占空比时,随放电间隙的增加,两相体的起晕电压逐渐低于空气的起晕电压。正极性和交流电压下,两相体的击穿电压比空气高。     

应用于直流GIL中低混合比c-C_4F_8/N_2混合气体的绝缘特性

目前GIL中使用的气体绝缘介质均为SF6气体。SF6气体虽然具有优异的电气性能,但是全球变暖潜能值(GWP)极高,因此迫切需要找到能够替代SF6的绝缘气体。文中以混合比k(c-C_4F_8在混合气体中的体积分数)低于20%的c-C_4F_8/N_2混合气体为主要研究对象,通过调节气压(0.1~0.65 MPa)和气隙间距(1~7 mm)测量了不同混合比k下混合气体的击穿电压和闪络电压,并与纯SF6气体的击穿电压和闪络电压进行了对比分析。试验结果表明:c-C_4F_8与N2呈协同效应关系;k=20%时,混合气体绝缘击穿强度约为纯SF6气体的0.6倍,绝缘闪络强度约为纯SF6气体的0.7倍,2 h耐受电压比短时闪络电压降低了5%~10%;通过提高c-C_4F_8/N_2混合气体的气体压强或增大绝缘距离可以实现替代SF6的目的。考虑到c-C_4F_8在放电中的碳析出问题,应避免混合气体用于频繁放电的设备中。     

CF_3I-N_2混合气体在稍不均匀和极不均匀电场中的工频击穿特性

三氟碘甲烷(CF3I)是近年来被认为最有可能替代六氟化硫(SF_6)的环保型绝缘气体之一。通过建立CF3I混合气体绝缘性能试验平台,对CF3I-N_2二元混合气体在不同体积分数(20%和30%)、气压(0.1~0.3 MPa)、放电间隙(5~30 mm)以及电场不均匀系数(针–板模型和球–板模型)下的工频击穿特性进行了研究,揭示了CF3I-N_2混合气体工频击穿电压受CF3I体积分数、间隙距离、气压以及电场不均匀度等因素的影响规律。结果表明,在稍不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压随放电间距的增大而增大,同时随气压的升高线性增加。在极不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压近似于随间隙的增大线性增加,但击穿电压随气压的变化出现了不同程度的饱和现象。与SF_6气体相比,CF3I体积分数为20%和30%的CF3I-N_2混合气体能够分别达到纯SF_6气体50%和55%以上的工频耐压水平。     

0.1Hz和50Hz电压下XLPE电缆局部放电比对试验

试验研究和应用研究结果证实,局部放电试验能够及时地发现电力电缆绝缘缺陷,推荐作为电力电缆绝缘品质现场或在线评价的必要手段。受现场试验设备的容量、体积和质量限制,超低频(VLF)电压下的局部放电试验、振荡波(OW)电压下的局部放电试验和工频电压下的局部放电试验在电缆线路的实际工程应用中同存并举,运行管理部门可根据实际情况合理选取。但是,由于3种试验电压下的局部放电起始电压和熄灭电压以及放电量存在数值上的差异,其表征的绝缘缺陷特征直接影响到有效地发现绝缘缺陷的概率。时至今日,人们对电力电缆线路在VLF电压下的局部放电量如何等效到工频电压下的局部放电量,仍然存在较大的分歧,试验的有效性和等效性尚在探讨之中。为此,结合现场试验和试验室试验研究积累的试验数据,采用数理统计分析的方法,比对、分析和讨论VLF(0.1Hz)电压下局部放电试验与工频(50Hz)电压下局部放电试验之间的等效关系,研究VLF(0.1Hz)电压下局部放电试验有效性和判据。研究结果表明:VLF(0.1Hz)电压下电缆试品的局部放电起始电压值和熄灭电压值与工频(50Hz)电压下电缆试品的局部放电起始电压值和熄灭电压值之差值约为-31%～69%;槡3U0的VLF(0.1Hz)电压下电缆试品的局部放电量均小于槡3U0的工频(50Hz)电压下电缆试品的局部放电量;两种电压下的局部放电量之间的数值差异与绝缘缺陷的类型密切相关。     

振荡冲击电压下典型绝缘模型局部放电解析(英文)

The aim of this paper was to give an overview on partial discharges under oscillating impulse voltage.Three models(void in solid,needle-plate in air and oil) were presented,which describe the stochastic discharge process and represent internal discharges in solids and corona in air or silicon oil.Moreover,an air cored Rogowski coil and a sampling resistor for partial discharge(PD) measurement were developed and introduced in this paper.PD inception and extinction voltages(PDIV,PDEV) under single oscillating impulse voltage and AC voltage were investigated with different test samples.Experimental results firstly revealed that the PD inception voltage(PDIV) decreased with increasing applied voltage;secondly the PD inception voltage for three different insulating materials,showed an escalating trend with increasing frequency of the applied voltage.It was proven that the characteristics of PD under oscillating impulse voltage were identical to the features under AC voltage,which could be measured with the phase resolved partial discharge analysis(PRPDA) technique.Based on the reorganization and analysis of PDs under oscillating impulse voltage,the information about insulation defects was extracted from the measured data and used for estimating the risk of insulation failure of the equipment.     

冰凌针-板间隙直流正极性下起始电晕特性的研究

覆冰是电力系统的严重自然灾害之一。覆冰绝缘子伞裙间隙未桥接时,冰凌尖端的放电是影响绝缘子闪络电压的主要因素之一。选择冰柱-冰板间隙模型,借助于紫外线成像仪等设备,在人工气候室内研究了冰凌-冰板模型的电晕特性,提出了用紫外线成像仪确定冰凌-冰板起晕电压的方法, 分析了影响冰凌起晕电压的因素。结果表明:冰凌-冰板间隙起晕电压与冰凌状态有关,湿冰的起晕电压较低,干冰的起晕电压较高;间隙较长,起晕电压较高;气压较低,起晕电压较低;冰凌起晕电压与覆冰水电导率没有明显关系。     

Dielectric characteristics of turn-to-turn insulation models of gas-insulated transformer under very fast transient voltages

This paper deals with the partial discharge inception voltage (PDIV) and breakdown voltage (BDV) characteristics of turn-to-turn insulation models for SF₆ gas-insulated transformers in the presence of steep-front short-pulse voltages, whose waveforms are 35/65 ns and 50/370 ns. It was determined that PDIV at nanosecond pulses were 1.05 to 1.15 times higher than those at standard impulse voltages and that the BDV at nanosecond pulses were about 1.4 times higher than those at standard impulse voltages. The ratio of impulse PDIV to ac PDIV is 1.40 to 1.48 for standard impulse voltages and 1.32 to 1.37 for switching impulses. © 1998 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 121(3): 36–43, 1997     

振荡冲击电压下SF_6极不均匀场间隙的放电特性

根据IEC 60060-3所规定的振荡冲击电压波形,研究了在正极性振荡雷电冲击电压和振荡操作冲击电压下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性,包括SF6压强(P)和50%起晕电压(UP50)关系、SF6压强(P)和50%击穿电压(UB50)关系等。并且比较了振荡雷电冲击和标准波雷电冲击下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性的异同。结果表明,振荡型冲击电压因其振荡特性,使SF6极不均匀场间隙的放电次数增加,这有利用发现GIS中存在的例如导电尖刺等电极缺陷;等波头的振荡冲击波和双指数冲击波作用下SF6极不均匀场间隙的有着相似的放电特性,这对振荡型冲击波替代双指数波在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有重要的指导意义。     

正直流电晕特性随气压和湿度变化的研究

电晕是输电线路设计和运行中面临的重要问题之一。文中通过实验测量和模拟计算，得到了不同气压湿度下的正直流电晕起始电压和电晕离子电流。计算结果和实验结果吻合较好。电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小，其主要原因分别为有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时，电晕离子电流也随气压下降、湿度升高而减小。电晕离子电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度升高而减小。当气压降低，C随湿度下降的斜率增大。湿度一定时，C和相对空气密度近似成反比。正离子迁移率是影响C变化的主要因素。     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。     

冰棒—冰板间隙负极性电晕起始放电特性

国内外研究结果表明,绝缘子覆冰过程的一个显著现象是:在带电情况下,其表面冰凌并未完全桥接,而是在伞裙间形成一定的冰棱空气间隙。为研究这种空气间隙对放电发展的影响,利用冰棒-冰板空气间隙放电模型在人工气候室内进行了负极性直流电晕放电试验,并分析了不同间隙距离、不同大气压、不同覆冰类型(包括冰的表面状态以及覆冰水电导率)情况下的电晕起始放电特性。研究结果表明:随着空气间隙长度的减小和气压的降低,负极性电晕起始电压也明显下降;湿冰时的电晕起始电压高于干冰时的电晕起始电压。这些研究结果为进一步深入开展覆冰电极系统的电晕放电机理和覆冰绝缘子闪络研究打下了基础。     

交直流复合电压下油中局部放电的起始过程

换流变阀侧绕组同时承受交流、直流、交直流叠加、极性反转等多种特殊电压形式,其许用场强却未得到同等关注。因此,采用针-板、板-板典型电极模型和脉冲电流法及宽频带电流传感器检测法,研究了变压器油在交流、直流、交直流复合电压条件下的局部放电起始过程;总结了该起始电压随电压类型变化的规律曲线,为换流变许用场强的提出奠定了基础。试验结果表明:针-板电极模型下局放起始电压基本只与交流、直流、复合电压的幅值有关,而与电压类型、复合电压分量所占比例无明显关系;板-板电极模型中,复合电压下交流局部放电起始电压受直流分量的影响很小。通过高速摄像仪记录复合电压下局部放电引发击穿的全过程并估算出了放电增长速率约为1.8km/s;利用扫描电镜观测放电通道表面形貌特征,进而采用表面能谱分析法检测其主要元素含量由高至低依次为C、O、Cu、Si。最后通过复合电压下油中局部放电产生随机分布气泡的仿真模型算出,气泡使局部放电场强严重畸变,不均匀系数f达1.6。     

Partial discharge inception and propagation characteristics of magnet wire for inverter-fed motor under surge voltage application

In inverter-fed motor coils, surge voltages with the rise time of several tens or hundreds of nano-second may cause partial discharge (PD) and degradation of electrical insulation performance of the inverter-fed motor coils. This paper discusses PD inception characteristics as well as PD propagation characteristics after PD inception for magnet wire of inverter-fed motor under surge voltage application. Experimental results firstly revealed that PD inception voltage (PDIV) decreased with the increase in the length of enamel-coated wire, which was evaluated in terms of the stressed wire contact length under surge voltage application, i.e. size effect. We proposed a regression line for the size effect on PDIV for the electrical insulation design of inverter-fed motor coils. Secondly, PD propagation characteristics were also investigated under the higher voltage application, and their mechanisms were discussed in terms of generation probability of initial electrons, space charge behavior in the wedge-shaped air gap, charging on the enamel surface and so on     

油纸绝缘气隙模型局部放电特性试验研究

为了研究直流输电系统中换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,设计构造了典型的油纸局部放电模型———气隙放电模型。针对同一模型分别施以交流电压、直流电压以及冲击衰减振荡电压,采用IEC 60270-2000推荐的脉冲电流法分别检测与分析该模型局部放电的不同特征参数。对比研究了在交流、直流及振荡冲击电压下油纸绝缘气隙放电模型的局部放电脉冲特征参量包括局部放电起始电压、熄灭电压、放电波形、放电水平、放电重复率等,对实现换流变压器的局部放电在线监测与绝缘状态综合评估有一定的指导意义。