不同气隙尺寸的油纸绝缘气隙放电特征及发展阶段识别

油纸绝缘作为电力变压器的主要绝缘方式,气隙放电特别是大气隙时的放电对其危害极大。为全面评估气隙放电的危害程度,制作了五种气隙尺寸的放电模型,研究气隙大小对局部放电特性的影响,并通过试验研究了其放电发展过程中不同放电阶段的局部放电信号,基于聚类-随机森林算法实现了不同气隙尺寸的气隙放电发展阶段识别。研究结果表明:相对于小气隙缺陷的放电,大气隙放电起始放电场强低,起始放电量大,起始放电相位滞后,当放电发展到后期,大气隙中正放电脉冲的相位不会发展到工频负半周;大气隙缺陷内较小的气隙表面电子脱陷概率和较小的反向电场是使其起始放电相位滞后的主要原因;聚类分析将大小气隙模型的放电分为三个阶段:初始放电阶段、微弱放电阶段和放电爆发阶段;对于发展阶段的识别,相比于径向基函数(RBF)神经网络和核函数支持向量机,随机森林的识别准确率更高,达到93.15%。试验结果为更准确地评估气隙放电的发展阶段提供了依据。     

非晶态聚合物气隙缺陷局部放电特性研究

笔者系统研究了非晶态聚合物中气隙缺陷的电老化机理。通过对单气隙缺陷以及悬浮电位局部放电特性的检测,确定了单气隙结构与局部放电特性之间的关系,并分析了局部放电对电老化过程的影响。试验结果表明,局部放电的起始电压、放电量、放电电流波形特征以及多周期统计特性都随着气隙结构的改变发生明显的变化。并且气隙中局部放电产生的"空间电荷"对后续放电过程的发展起到了"加速"作用,说明非晶态聚合物中长气隙缺陷局部放电引发的电老化现象与空间电荷量存在着密切的关系。     

振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电研究

为更加全面地对GIS设备进行现场试验检测,根据相关规程规定,GIS设备现场交接试验中应增加冲击电压试验.设计了符合IEC 60060-3规定的振荡型冲击电压发生器,制作了不同尺寸的绝缘气隙缺陷模型,并搭建了冲击电压下局部放电脉冲测量系统,研究了冲击电压下尤其是振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙缺陷的局部放电特性,比较了不同电压类型下缺陷的局部放电所表现出的不同特征,分析了冲击电压下气隙缺陷局部放电机理与过程.对振荡型冲击电压在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有一定的指导意义.     

12kV固体绝缘开关柜中绝缘气隙缺陷的放电特征

为获取12k V固体绝缘开关柜内部绝缘材料中气隙放电特征,搭建12k V固体绝缘开关柜内部绝缘材料气隙缺陷放电试验平台,测量气隙放电在不同电压幅值、不同气隙直径以及不同谐波频率下的局部放电信号。提取并分析气隙缺陷在不同电压幅值下局部放电三维特征图谱,比较不同频率下气隙缺陷放电在正、负半周期内的局部放电差异。研究结果表明,固体绝缘开关柜内部绝缘材料在有气隙缺陷情况下,不同的电压幅值会影响放电量大小与放电次数;谐波频率越高,每周期的放电次数越多,但正、负半周的单次最大放电总量维持在一定的水平,不会出现较大的波动;绝缘介质的气隙直径越大,放电次数越少,每次放电的放电量越大,危害越严重。据此获得的不同试验条件下的n-φ-q三维图,可用于固体绝缘开关柜气隙缺陷放电的模式识别,也有助于对固体绝缘开关柜内部绝缘材料缺陷放电提供理论指导。     

交流叠加冲击电压下环氧绝缘内部气隙局部放电特性

GIS设备在运行过程中时常会受到各类瞬态冲击的作用,交流叠加冲击将严重威胁设备的绝缘安全。为掌握交流叠加冲击电压下环氧绝缘子的绝缘特性,构建叠加电压实验平台,研究分析SF6中环氧绝缘内部气隙缺陷在工频交流与操作冲击叠加电压下的局部放电特性,记录冲击过后的局部放电时域波形,统计最大放电量与放电次数,总结分析交流电压不同相位叠加冲击时的局部放电激发特性和规律。结果表明,操作冲击电压的叠加相位对绝缘内部气隙缺陷的局部放电起始特性具有显著的影响。在交流电压45°、90°与135°叠加操作冲击时可激发气隙缺陷发生局部放电,但放电剧烈程度存在差异;冲击叠加在其他相位时未能激发环氧绝缘内部气隙缺陷产生局部放电;冲击所激发的局部放电持续时间均不超过5个工频周期。     

干式变压器Nomex绝缘气隙缺陷局部放电特性

为研究Nomex绝缘气隙缺陷的局部放电特性,首先从理论上探讨了Nomex绝缘中气隙的电场强度及起始放电电压与气隙类型及其尺寸的关系,然后在COMSOLMultiphysics中对气隙放电发生前后的Nomex绝缘和气隙的电场分布和空间电荷分布进行了仿真,并制作了含有气隙缺陷的Nomex绝缘气隙放电模型,在恒压条件下对气隙放电模型进行了连续的局部放电测试,揭示了气隙放电过程中相关局部放电统计特征参量的发展规律,最后对气隙放电机理进行了分析。结果发现Nomex绝缘中气隙的电场强度与起始放电电压和气隙类型及其尺寸有关,气隙放电与气隙中的电场分布和空间电荷分布有着密切关系。此外,研究表明累积放电量和每秒平均放电量的变化较为稳定,是表征长时间放电对Nomex绝缘介质损伤累积过程和气隙放电发展特性相对较好的指标。这一研究结果为干式变压器Nomex绝缘缺陷类型识别及绝缘寿命评估提供了理论依据。     

交流和振荡波电压下XLPE电缆典型缺陷局部放电特性研究

局部放电诊断技术被广泛应用在电力电缆绝缘状态的监测之中。为了深入了解电缆的局部放电特性,文中通过仿真实验设计并制作出内部气隙放电、针板放电、沿面放电、悬浮放电4种典型缺陷模型,在交流和振荡波电压下分别对这4种模型的局部放电进行测量,对比分析不同缺陷的局部放电起始电压、熄灭电压、放电波形、频谱图、局放模式等特征参量。各种缺陷的局部放电统计特征具有较为明显的差异,为进一步研究电力电缆局部放电模式识别和绝缘老化特征提供了参考。     

电机定子线棒绝缘表面放电和内部放电特征对比研究

电机定子绕组端部绝缘间隔垫块、主绝缘等固体绝缘由于表面缺陷和内部缺陷将产生局部放电，区分不同类型的局部放电对电机定子检修维护和状态评估具有一定意义。本文利用环氧树脂设计了4种固体绝缘表面缺陷、6种固体绝缘内部缺陷模型放电试验来模拟定子线棒端部固体绝缘的局部放电，采用脉冲电流法测试其局部放电信号，分析了其放电脉冲频谱特征、放电脉冲相位等信息。结果表明：表面缺陷模型局部放电脉冲频谱特征峰的峰值频率约在2～3MHz附近，内部缺陷模型局部放电脉冲频谱特征峰的峰值频率约在10～30MHz之间；固体表面的放电正脉冲幅值较大而负脉冲幅值较小，固体内部放电正负脉冲幅值均较大且放电分布近似；固体表面放电在相角为0°和180°附近没有明显的脉冲；对于固体内部放电，当气隙较小时，在0°和180°附近没有明显的脉冲，当气隙较大时，放电在0°和180°具有明显的脉冲。     

交流与直流电压比例对油纸绝缘内部气隙放电特性影响分析

为实现换流变压器故障诊断,研究交流与直流电压比例对油纸绝缘放电特性的影响对换流变压器的故障诊断判据选取具有实际工程意义。因此该文搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘气隙缺陷局部放电测量平台,通过多次试验得到了局部放电特征与交直流复合比例的试验关系;另外建立了油纸绝缘气隙缺陷的物理模型,从理论上分析了比例与放电特征关系的仿真结果。试验测量和理论仿真结果相同:随着交流和直流叠加电压中直流成分的增大,脉冲重复率和放电量不断减小;交流时的放电起始电压低于交直流复合电压作用时的起始电压,而且直流比例越高,起始电压越高;随着交流中直流成分的增加,放电起始相位从交流正负半周过零点附近向负半周期峰值附近移动,换流变压器不同位置的绝缘问题应该采用不同的诊断依据。     

基于聚类–小波神经网络的油纸绝缘气隙放电发展阶段识别方法

基于油纸绝缘气隙放电模型,在实验室搭建了气隙放电及其发展特性研究试验平台;采用恒压法,对其进行局部放电发展特性实验;提取了局部放电最大放电量相位分布、基于油纸绝缘气隙放电模型,在实验室搭建了气隙放电及其发展特性研究试验平台;采用恒压法,对其进行局部放电发展特性实验;提取了局部放电最大放电量相位分布、平均放电量相位分布、放电次数相位分布以及局部放电幅值分布中的29个特征参量,通过核主成分分析,采用系统聚类对放电不同的发展阶段进行划分.建立了基于聚类-小波神经网络的放电发展阶段识别方法,识别结果表明:所建立的识别方法能很好地根据放电有效特征量识别放电所处阶段,与系统聚类分析结果基本吻合     

基于混沌 — 分形理论的XLPE电缆老化特性研究

通过研究交联聚乙烯（XLPE）电缆电老化过程中的情况,利用混沌 — 分形理论分析比较了各老化阶段的局部放电脉冲波形的混沌特性,通过编程计算比较波形的关联维数和Kolmogorov熵,得出不同的电老化阶段XLPE电缆中的局部放电脉冲波形具有不同的混沌特性,为XLPE电缆老化诊断提供了新的依据。     

环氧绝缘内部气隙局部放电超声信号特性分析

建立了1套超声波法测量局部放电的试验系统,模拟了GIS环氧绝缘子内部扁平气隙放电,采用脉冲电流法和超声法对局部放电进行了测量和相互验证,分析了气隙缺陷的尺寸和施加电压变化对局放信号特性的影响。试验结果表明,超声法和脉冲电流法检测的结果均呈现出相似的、典型的PRPD(局放信号相位分布)谱图,并且由于施加电压增加,超声波信号幅值随着放电量的增大而增大,气隙缺陷的尺寸越大,则产生的初始放电量越大。研究结果为通过超声波法测量研究环氧介质内部放电特性提供了试验依据。     

绝缘材料电树枝发展过程中不同效应的影响

为研究局部放电对电树枝发展过程的影响,实验研究了聚乙稀和有机玻璃的放电特性并根据放电在绝缘材料内部形成的破坏痕迹及放电脉冲波形特征的分析结果,将气隙内局部放电的破坏形式分为直接放电破坏和沿面放电破坏2种类型。施压时间对破坏痕迹影响的结果表明,局部放电会在含有气隙缺陷的绝缘材料中形成3种破坏效应,即热效应、化学腐蚀和机械应力作用,而楔形气隙模型试验研究局部放电破坏效应对电树枝生长过程影响的结果显示,局部放电的放电形式会影响材料的破坏状态,放电形成的破坏效应与电树枝生长状态之间具有一定的关系。这些结果意味着局部放电的行为特性与电树枝生长状态之间存在内在联系。     

交直流复合电场作用下油纸绝缘悬浮放电脉冲波形特征

悬浮放电是换流变压器油纸绝缘中比较常见的一种缺陷形式,由于换流变压器内部电场除单纯交、直流电场外,还存在交直流复合这种比较特殊的电场形式,因此本文结合换流变压器实际运行环境搭建了一套交直流复合局部放电检测平台,采用串联加压法获取了交直流复合电场情况下油纸绝缘悬浮放电的宽带脉冲波形,并提取了波形的时域、频域及时频联合特征。实验结果表明,换流变压器悬浮放电出现了两种截然相反的首波主脉冲放电波形,同时每种波形都具有明显的时、频域特征,该结果可为换流变压器的悬浮放电诊断提供依据。     

基于局部放电统计参量的脉冲电压下绝缘老化分析

主要针对匝间和对地绝缘电磁线在脉冲电压下老化后的局部放电特征进行了研究.通过不同老化时间的局部放电相位相关分析,在高频脉冲电压下老化后放电次数相位分布出现明显的"放电丛"现象,并通过工频老化后的局部放电结果对此加以证实.通过两种不同电磁线老化特征对比,匝间绝缘和对地绝缘呈现不同的放电特征,匝间主要以内部气隙放电为主,而对地绝缘电磁线则以槽放电为主.此外,测量和分析了局部放电统计参量(如偏斜度、峭度、不对称度等)随老化时间的变化,结果表明平均放电量的偏斜度和老化时间有着一定联系.为更深入地研究脉冲电压下绝缘老化机理打下了坚实的基础.     

基于纳秒脉冲电压的固体绝缘材料缺陷检测

文中搭建了重复频率纳秒脉冲电压下局部放电检测平台,输出电压幅值30 k V、脉冲前沿100 ns,半高宽120 ns,重复频率最大10 kHz。在纳秒脉冲电压激励下,试品中的缺陷产生局部放电,局部放电的次数与所施加脉冲数一致,放电重复性好,放电量和局部放电起始电压易于统计,局部放电参量便于提取;连续脉冲下,可以通过试品放电量的变化过程来判断试品缺陷的发展情况。因此,纳秒脉冲电压可用于试品的绝缘缺陷检测,有助于开展固体绝缘材料在局部放电作用下破坏过程和机理的研究。     

长段电缆中局部放电脉冲信号的传输特性及耦合研究

局部放电测量广泛应用于各种电力设备的绝缘状况诊断中,对于XLPE电缆,局部放电可以检测到各种绝缘缺陷,例如电缆加工、运行以及安装过程中的人为缺陷,以及绝缘层中的气隙和电树枝老化。然而,当局部放电脉冲在电缆中传播时,由于衰减的原因,脉冲波形发生了变化。因此,对于电缆局部放电测量,了解局部放电脉冲在电缆中传播时的变化规律是非常关键的,因此本文针对电缆局部放电脉冲传播时,脉冲波形的变化进行了深入分析,并且讨论的了不同耦合带宽对信号检测的影响,得出：当电缆发生局部放电时,脉冲信号幅值随着传播距离的增加迅速衰减,但脉冲视在放电量衰减幅度相对较小;同时,宽带耦合具有较高的灵敏度,但是其电荷校准曲线误差较大,并且会导致信噪比降低,缺陷检出度下降;窄带耦合虽然能够获得较为准确地电荷校准曲线,却会导致脉冲波形发生叠加,影响故障点定位;所以,在实际应用中,需要根据实际需求,确定检测带宽。     

直流局部放电干扰源研究

局部放电作为影响绝缘老化的主要原因之一,是评估电气设备绝缘性能,研究绝缘老化趋势的重要手段。为掌握直流下局部放电波形的特性,笔者结合直流换流阀试验,对悬浮电位、高压尖端放电、地尖端放电3种典型缺陷的直流局部放电典型干扰源进行模拟研究。在直流电压逐步升高的情况下,从放电脉冲的极性、放电脉冲的位置、放电脉冲的幅值、放电脉冲的根数4个方面对特征进行总结、归纳,为直流下缺陷类型的识别奠定了基础。     

基于EEMD与边际谱能量的电缆局部放电定位方法

振荡波局部放电试验在电缆绝缘缺陷检测中得到了越来越多的研究和应用,但背景噪声干扰和放电脉冲匹配的问题会影响局部放电定位的准确度。为实现振荡波电压下电缆绝缘缺陷的准确定位,提出一种基于集合经验模态分解与Hilbert边际谱能量的局部放电定位方法。首先采用移动窗口阈值法提取出局部放电脉冲信号,采用集合经验模态分解算法对信号进行分解,对得到的各分量进行Hilbert变换获得其边际谱能量值;然后选择不同本征模态函数分量在原始信号边际谱能量值的占比作为特征量,计算信号相似度进行入射脉冲信号和反射脉冲信号的匹配,最终采用时域反射法进行局部放电定位;最后对35 kV电缆进行振荡波耐压试验,对检测到的局部放电信号进行定位计算。结果表明,提出的方法可以在高斯白噪声较强的情况下实现电缆绝缘缺陷定位,定位平均误差可以达到1.15%。     

Discharge luminescence and discharge magnitude in treeing degradation

This paper describes results of the discharge luminescence and discharge magnitude measurements performed on the insulation materials exposed to partial discharge. Polymethyl methacrylate (PMMA) with an artificial needle shape void were used as the treeing specimens. The discharge luminescence is observed by image intensifier, and the luminous image is processed by computer. At the same time, the discharge magnitude distribution in relation to phase angle of the applied voltage was measured by a partial discharge measuring system. The mechanism of electric treeing was discussed by not only the measurement of the discharge pulses but also the local luminescence intensity of partial discharge. As a result, the luminescence intensity analysis showed the relation between tree growing length and void length when maximum luminescence intensity moved from the void area to the tree area. Both tree growth and maximum luminescence intensity at the tree area increase with constant ratio. The discharge luminescence intensity at the tree area increases significantly depending on the discharge magnitude in the specific phase angle area in positive and negative.