染污绝缘子放电发展区段与污闪预警的实验研究

污闪是污秽放电的极端结果,针对绝缘子泄漏电流与污秽放电之间的紧密联系,通过实验室反复试验,研究泄漏电流的特性,目的是提取污闪预警的特征量以防止污闪的发生。该文从泄漏电流有效值、泄漏电流波形以及泄漏电流功率谱图3个角度入手,提出污秽放电发展过程可以划分为3区段,即安全区、预报区和危险区。同时指明了泄漏电流时域和功率谱域的区段分界线,为进一步研究污秽放电预警提供了有效帮助。研究表明泄漏电流有效值变化,泄漏电流波形发展变化以及功率谱最大谱峰值曲线增长速率k的大小,可以为污闪预警提供更明确的理论指导。试验证明此划分有利于污闪预警系统更清晰地建立,有利于工程人员的实际操作。     

绝缘子安全区泄漏电流频谱特征提取及污秽状态预测

针对现有染污绝缘子在线检测系统基于泄漏电流时域特征预测绝缘子污秽状态，而忽略了泄漏电流频域成分中含有丰富信息量的问题，提出了利用快速傅里叶变换(FFT)与功率谱估计相结合的分析方法，提取出泄漏电流的2个频谱特征量：3次谐波与基波幅值比k和功率谱中高频能量与总能量之比a，作为污秽状态预测参量。该文主要研究运行电压下安全区(<20mA)内，分别改变湿度和污秽度情况下，泄漏电流的频谱特征，泄漏电流受湿度以及污秽变化的频谱特征，目的是将绝缘子污秽状态预测提前到安全区来。现有的试验结果表明，利用频谱特征量k和a的变化规律，能有效预测绝缘子表面的湿度和污秽度状况。     

绝缘子污秽放电泄漏电流的多重分形特征研究

泄漏电流信号中含有丰富的体现绝缘子污秽放电发展的特征量。论文在反复实验研究的基础上,利用分形理论提取了绝缘子污秽放电发展过程中泄漏电流的多重分形特征,分析了4种污秽度及不同污秽放电发展区段中多重分形特征量的变化规律:得出不同污秽度下广义分形维数减小速度不同,多重分形谱的谱宽随污秽度的增大而增大;不同污秽放电区段多重分形谱的形状和谱宽差异明显;结果表明:泄漏电流波形的广义分形维数和多重分形谱宽能有效预测污秽放电的发展趋势,为污闪预警提供了一种新方法。     

污秽绝缘子泄漏电流特性研究

为提高泄漏电流评估绝缘子污秽度的可靠性,综述了污秽绝缘子泄漏电流特性问题20余年的研究成果,其内容包括临闪前泄漏电流和污闪电压的关系;在运行电压下及绝缘子表面污层饱和受潮时泄漏电流和放电现象间的关系;泄漏电流和等值附盐密度(ESDD)、绝缘子形状、片数、污秽状况以及污闪电压的关系;以及在绝缘子表面污层未达到饱和受潮条件时泄漏电流和雾浓度、相对湿度、ESDD间关系的研究。基于泄漏电流与其他污秽度参数之间关系的研究开发出在实验室及变电站测量多参量泄漏电流的仪器,并在现场测量了大量泄漏电流及气象条件的数据。根据研究成果提出了利用运行电压下的泄漏电流最大值进行污闪预警的方法。     

输电线路绝缘子泄漏电流的句法模式识别

针对目前绝缘子在线监测系统基于泄漏电流信号分析的诊断和预警很难准确分析其表面的污秽放电状况的问题,提出了绝缘子泄漏电流信号的句法模式识别方法。该方法对泄漏电流信号进行分段线性化提取基元,然后根据给定的文法构成语言识别装置"有限自动机",并以此为判据判断泄漏电流信号是何种模式。在代号为Acqs的软件中嵌入了句法模式识别的模块,并对以下3种情况进行了实测验证:①不同湿润程度染污绝缘子的泄漏电流;②不同电压下轻度湿润染污绝缘子的泄漏电流;③极性效应。实测结果表明,利用句法模式识别方法能够获得泄漏电流信号全面的结构信息,从而可以更深入地把握绝缘子表面放电的特性,并且能对绝缘子泄漏电流的极性效应做出准确和全面的识别。     

复合绝缘子表面不同状态时的放电特征

复合绝缘子不同表面状态会出现不同放电现象,为此根据复合绝缘子表面放电的剧烈程度将复合绝缘子表面放电分为微弱性放电、间隙性电弧放电、持续性电弧放电3种类型。经过大量试验,统计分析了不同放电类型下泄漏电流的谐波特征和相角特征,建立了放电类型与泄漏电流谐波和相角的关系,并研究了复合绝缘子不同污秽和憎水性对表面放电类型的影响。结果表明:通过分析泄漏电流的谐波特性和相角特性,可以得出绝缘子不同表面状态所对应的放电类型及其特征。复合绝缘子表面憎水性变差时,微弱放电比例略有减少,部分间隙性电弧放电转变成持续电弧放电,持续电弧放电比例增加;复合绝缘子表面污秽度变高时,部分微弱性放电转变成间隙性电弧放电及持续性电弧放电,间隙性电弧放电及持续电弧放电比例增大。通过对泄漏电流的特性分析,可以判断出复合绝缘子表面的状态。     

污秽绝缘子泄漏电流频率和相位特征的试验研究

污闪是电力系统安全运行的严重威胁,提取污秽绝缘子泄漏电流特征量是有效实现污闪预警的前提之一,目前污闪预警并不十分理想的原因之一是表征污闪与泄漏电流关系的特征量尚未达成共识。以人工污秽试验为基础,结合交流下污秽绝缘子表面电弧放电机制,分析了盐密和湿度(relative humidity,RH)对绝缘子表面泄漏电流相位(θ)的影响,泄漏电流的总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、高次谐波和低次谐波与泄漏电流波形畸变之间的内在联系。结果表明:θ随RH的增加而减小;泄漏电流波形畸变的主要原因是电弧放电产生的3次谐波,轻污时THD随RH的增加而缓慢增加,污秽较重时THD随RH的增加呈先减小后增加的趋势,存在极小值,在THD极小值处,污秽绝缘子开始产生局部放电现象。根据理论分析和试验验证,提出可利用θ和THD的变化趋势在空气湿度较低时进行污闪预警。     

绝缘子饱和受潮条件下泄漏电流预测方法

为通过测量绝缘子表面泄漏电流实现污秽程度的在线监测与预警,对影响绝缘子饱和受潮条件下泄漏电流的因素进行了研究。提出了一种在大空间试验室中控制环境湿度的方法,通过人工污秽试验研究了在不同湿度条件下充分受潮后的绝缘子表面污层泄漏电流,分析了等值盐密、环境湿度对泄漏电流变化趋势的影响,并探讨了绝缘子在不同湿度条件下的泄漏电流之间的关系。研究结果表明泄漏电流与绝缘子受潮过程密切相关,无温差条件下可近似认为低湿度条件下测得的泄漏电流与饱和受潮状态下泄漏电流满足线性折算关系。进一步给出了利用低湿度条件下泄漏电流预测饱和受潮条件下泄漏电流的方法,并讨论了其适用范围。     

绝缘子放电区段划分及污秽预测的泄漏电流分形维数研究

污秽放电的极端结果是污闪,为提取反映绝缘子污秽放电发展的有效特征量,在实验室反复试验研究的基础上,利用分形理论中的变换法提取绝缘子污秽放电过程中泄漏电流波形的分形维数,分析不同污秽度下安全区、预报区和危险区 3 个区段内泄漏电流分形维数的差异,提取预报区分形维数的均值和标准差米预测污秽度.得出污秽放电不同阶段分形维数的变化特征明显,且不同污秽度的分形维数人小不同.试验证明泄漏电流分形维数的变化规律能有效预测污秽放电发展趋势及污闪的发生,分形维数的大小能有效判断绝缘子污秽的轻重,为污闪预警提供了新方法和新特征量.     

高压绝缘子泄漏电流的分形特征

在电网电压等级的提高和各类污染的加剧,绝缘子污闪事故日益严重的情况下,通过有关特征量提取来实现绝缘子表面状态的监测是预防污闪、提高电网可靠性的关键。为此,以分形理论为基础研究了高压污秽绝缘子泄漏电流的盒维数、功率谱维数和小波分维数。应用不同算法提取了高压绝缘子闪络过程中泄漏电流的分形特征。研究结果表明,小波分维数比之盒维数和功率谱维数能够更好的表征泄漏电流信号中的电弧放电信息,并为绝缘子的污闪判别提供了有效的特征量。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。     

气压和污秽不均匀度对染污绝缘子泄漏电流的影响

泄漏电流信号中包含了丰富的能够体现绝缘子运行状态的信息量。为此,以XP-70型瓷绝缘子为研究对象,在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室的人工雾室里进行了大量的交流人工污秽试验,分别研究了3种盐密、4种气压和5种不均匀度对绝缘子泄漏电流幅值的影响。试验结果表明:绝缘子整体平均盐密与上下表面污秽分布不均匀度和气压三者对绝缘子泄漏电流幅值的影响是相互独立的,泄漏电流幅值随着盐密的增加和气压的降低而均呈上升趋势,并且随着绝缘子上下表面污秽分布不均匀度的减小而呈下降趋势。还主要分析了绝缘子上下表面污秽分布不均匀度和气压对绝缘子泄漏电流幅值的影响机理。最后,利用最小二乘原理对试验结果进行拟合,得到了考虑盐密(ρESDD)、不均匀度(K)和气压(p)后的泄漏电流幅值的表达式,利用表达式可以估计绝缘子表面的污秽程度和分布特点。研究结果对于建立基于泄漏电流表征线路绝缘子的运行状态系统具有一定的参考价值。     

复合绝缘子接地电流的测量及其特性研究

目前检测复合绝缘子污秽状况的主要方法是泄漏电流法。这种方法需要在绝缘子上加装电流传感器,加大了测量难度和危险性。文章提出了通过测量绝缘子接地电流来检测复合绝缘子表面污秽程度的方法.对复合绝缘子的接地电流特性进行了研究,分别建立了复合绝缘子接地电流、体泄漏电流和表面泄漏电流的测试回路,对洁净和污秽条件下复合绝缘子上述3种电流进行了测量和比较分析。试验结果表明：污秽条件下复合绝缘子接地电流及表面泄漏电流的幅值比洁净条件下的都有明显增大,而且增大的幅度基本相同,而波形上谐波成分大大减小,但体泄漏电流基本没有变化。因此,通过测量复合绝缘子接地线上的接地电流可以用于检测出复合绝缘子的污秽程度。     

测量接地电流检测合成绝缘子污秽程度的可行性分析

通过对合成绝缘子体泄漏电流和表面泄漏电流分离测量,研究了合成绝缘子接地电流的特性,并将这两种泄漏电流与整体接地电流进行比较,同时分别研究了洁净和污秽合成绝缘子的接地电流。结果表明,污秽合成绝缘子整体接地电流与表面泄漏电流在幅值和波形上相同,因此可以通过测量绝缘子接地线上的电流来检测合成绝缘子的污秽程度。     

污秽绝缘子闪络机理研究综述

文章综述了几十年来国内外对污秽绝缘子闪络机理的研究状况,包括电路模型、能量模型、动态模型、交流电弧重燃条件、电场模型以及低气压下的电弧特性等,并根据真型绝缘子串污闪放电过程的拍摄结果,提出了由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的低气压下绝缘子长串直流放电数学模型,同时对未来绝缘子污秽闪络机理的研究方向进行了展望,指出真型绝缘子长串放电过程、绝缘子剩余污层电阻、低气压下局部电弧特性的测量等是今后研究的重点。     

平板模型沿面工频沙尘闪络特性的试验研究及放电机制分析

风沙对电力系统外绝缘放电的影响已引起广泛关注,由于污秽绝缘子的闪络与沉积在绝缘子表面的污秽性质有关,沙尘环境下的沙粒性质、状态、大气环境等均对绝缘子闪络特性有影响。因此以典型的平板模型为研究对象,在沙尘模拟实验室,对沙尘环境下外绝缘沿面工频放电特性进行了试验研究和机制分析。得到了风沙速度、风沙带电量、沙粒沉积量及沙粒含水量等因素对沿面放电的影响规律;在有风有沙和有风无沙时,平板模型沿面闪络电压Uf随风速的增大而增大,当风速达到4.5m/s后增大趋势变缓;Uf受沙尘的电荷量影响较小;当干沙粒沉积在绝缘表面时,随着沉积密度的增加,Uf存在着极小值;同时,平板模型的闪络电压还与沉积沙粒的含水量有关。在此基础上分析了风沙环境下绝缘子的沿面闪络过程和放电机制,得出了无沙区域在沿面闪络过程中起重要影响这一结论。     

基于放电紫外成像参量的绝缘子污秽状态评估

污秽绝缘子在一定的湿度条件下会形成放电并辐射出紫外光信号,本文提出了一种基于日盲紫外成像的污秽状态评估方法。首先在人工气候室中研究了几种不同污秽度的绝缘子在不同湿度下的放电现象,通过对放电视频信号的分析并结合图像处理算法提取了平稳紫外光斑面积、间歇性紫外光斑面积以及间歇性紫外光斑重复次数三个特征参数。由于污秽放电具有一定的随机性,而基于视频和图像分析法提取的特征参数具有模糊性,论文采用了模糊逻辑推理的方法建立了绝缘子的污秽状态评估模型,测试表明该推理模型具有较高的准确性和稳定性。     

复合绝缘子积污腐蚀表面泄漏电流分析

为了研究复合绝缘子积污腐蚀表面与泄漏电流的关系,以人工污秽试验的方法制备试样,采用泄漏电流测量装置分别按积污时间、盐密、灰密、pH值为变量对试样的泄漏电流进行测量,并分析了上述变量对泄漏电流的影响。结果表明,复合绝缘子表面泄漏电流随着试样腐蚀时间的增加而增加,且酸性环境对其影响大于碱性环境;相较于灰密对积污腐蚀表面泄漏电流的影响,盐密的变化对泄漏电流的影响更明显;泄漏电流分别随着电压的提高和加压时间的增加而增大。     

涂覆半导电室温硫化硅橡胶涂层的绝缘子污闪特性试验与仿真

绝缘子覆冰对电网的安全运行构成巨大威胁,目前有学者提出一种基于半导电RTV的电热防冰法。为了研究这种方法对于绝缘子污闪特性的影响,分别进行了绝缘子的污闪试验,绝缘子受潮试验和电场仿真计算,发现其可以在一定程度上提高绝缘子的污闪电压。由于这种半导电RTV具有较好的憎水迁移性,因此对污闪电压的提高有一定作用。此外,绝缘子半导电涂层增加了表面泄漏电流,对污秽层有烘干作用。同时通过仿真计算研究了涂层对绝缘子电场分布的影响,发现半导电涂层可以均匀绝缘子下表面的电场。综合分析得出半导电涂层的憎水迁移性、对污秽层的烘干作用、对绝缘子下表面电场的均匀作用,共同作用从而提高了绝缘子的污闪电压。     

饱和受潮条件下的绝缘子泄漏电流特性

空气湿度的大小直接影响到绝缘子表面污层的润湿情况,进而影响泄漏电流的特性。为此,针对目前电力系统大量使用的多种绝缘子,采用固体污层法试验研究了绝缘子在饱和受潮条件下的泄漏电流特性。在简要介绍了试验装置后详细分析了泄漏电流与染污程度、受潮状态、爬电比距等因素的关系,并建立了泄漏电流最大值与等值盐密、污闪电压梯度、运行电压、绝缘子串长、雾浓度之间的对应关系。这些基础规律的研究,可为绝缘子泄漏电流监测系统的正确预警和专家系统的正确分析奠定基础。