局部放电条件下干式空心电抗器匝间绝缘的电老化特性研究

为研究干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律,进行了干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的起始局部放电电压及击穿试验。采用恒定电压法及阶梯电压法进行了局部放电发生后干式空心电抗器匝间绝缘的电老化寿命试验,求得两种老化方式下的电老化反幂寿命方程。分析并试验验证了两个寿命方程存在差别的原因,并修正了局部放电发生后恒定电压下干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的电老化反幂寿命方程。研究结果表明:发生局部放电时,干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律不符合反幂寿命模型,耐压寿命指数N及常数C随着试验电压的升高而增大;各种过电压下可能出现的局部放电对干式空心电抗器匝间绝缘材料的危害很大,可以通过改进制造工艺提高起始局部放电电压、选用耐局部放电能力强的绝缘材料作为匝间绝缘或者加装过电压抑制装置限制过电压幅值等方法延长干式空心电抗器匝间绝缘的使用寿命。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测技术探讨

为及时发现干式空心电抗器匝间绝缘故障,提高设备运行可靠性,探讨干式空心电抗器匝间绝缘检测技术.分析认为匝间过电压试验是现场进行干式空心电抗器匝间绝缘检测的有效手段,通过比较不同电压时的振荡电压波形变化能有效发现电抗器匝间绝缘缺陷.应用实例证明了在振荡型冲击电压下进行干式空心电抗器局部放电检测的可行性.     

干式空心电抗器匝间过电压试验技术研究

干式空心电抗器匝间过电压试验已经被诸多标准所认可。为了保证标准实施,需要有满足标准要求的试验设备。笔者对这种干式空心电抗器匝间过电压试验设备进行了研制与试验研究,发现由于球隙在重复放电条件下自然放电电压下降,按照标准推荐的电路不能在电抗器上得到幅值稳定的脉冲振荡电压波形。采用可控放电球隙对电路进行改进解决了这一问题。对在不同位置模拟短路故障的电抗器匝间过电压试验结果证明研制的设备可以通过振荡电压波形对比来辨别匝间短路故障。研究结果表明:匝间过电压试验电路采用可控放电球隙是必要的,建议标准推荐。     

35kV干式空心电抗器匝间绝缘振荡波试验

匝间绝缘缺陷是造成干式空心电抗器烧毁事故频发的重要诱因,而振荡波试验是干式空气电抗器匝间绝缘考核和缺陷检测的重要手段。为此分析了振荡波试验电源的主要技术路线及其优劣,采用电触发型气体间隙作为振荡波试验电源主开关,并针对电路拓扑和关键器件进行了优化,最终研制输出电压200 kV、重复频率50Hz、振荡频率10~100 kHz的衰减振荡电压脉冲发生器,可针对0.3~30 mH的35 kV干式空心电抗器进行匝间绝缘的振荡波考核试验。针对10 mH电感负载进行匝间绝缘考核的验证试验,电抗器无缺陷条件下,装置输出振荡波幅值为160 kV,振荡频率26.3 kHz,脉冲振荡周期数超过12个;存在匝间短路缺陷时,振荡波幅值158 kV,振荡频率增大至31.1 kHz,波形衰减加快,振荡周期数减小至9个。试验结果表明,研制的振荡波试验装置可用于检测35 kV干式空心电抗器匝间绝缘缺陷。     

10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间绝缘试验方法分析及应用

针对10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障频发的问题,分析了直流电阻测量法、阻抗测量法和高频脉冲振荡电压检测法的原理.人工短路试验数据表明直流电阻测量法和阻抗测量法对一匝匝间短路等轻微的故障检测灵敏度不高.而高频脉冲振荡电压检测法的相关计算表明,匝间短路会引起线圈电阻值和电抗值发生较大变化.电抗器电压波形振荡频率增大,衰减速度加快,衰减周期减小.利用高频脉冲振荡法对空心电抗器的匝间绝缘进行试验,通过比较分析电压振荡波形,能有效检测匝间短路.最后通过大量的现场试验,成功发现了多起10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障,验证了高频脉冲振荡电压法检测干式空心电抗器匝间短路故障的有效性.     

干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析

笔者利用有限元法分析计算了干式空心电抗器线圈的自感、互感及涡流损耗等电磁参数,分析了存在匝间绝缘短路的电抗器在不同频率电源作用下整体电感的变化规律。在分析的基础上,提出的脉冲振荡电压法是适用于干式空心电抗器匝间绝缘故障检测的一种有效试验方法,并设计和研制出一套电抗器匝间绝缘检测设备。通过对绝缘完好和存在匝间短路状况下的两组电抗器试验电压与电流的波形的比较,验证了电抗器匝间绝缘状况检测方法的有效性。     

干式空心并联电抗器投切过电压现场测试与分析

为验证干式空心并联电抗器投切过电压受破坏问题,提出了干式空心并联电抗器投切过电压测量方案,并组建了测量系统.对某220 kV变电站一组66 kV干式空心并联电抗器进行了三次投切过电压现场测试,测量结果表明投切干式空心并联电抗器能够产生较高过电压,同时对现有仿真理论计算进行了真型验证,搭建测量系统时要解决分布参数对测量的影响问题.     

干式空心电抗器匝间绝缘试验

为了检测35 kV干式空心电抗器运行中是否存在匝间绝缘缺陷隐患,本文利用PSCAD软件对干式空心电抗器采用高频脉冲振荡法进行仿真分析,并对某变电站6台干式空心电抗器进行匝间过电压试验,发现2台设备存在匝间绝缘缺陷,根据现场所测数据验证了仿真分析的可靠性。     

基于振荡波的干式空心电抗器局部放电检测方法

干式空心电抗器在电网的无功功率调节方面发挥着重要的作用,但是干式空心电抗器在工作过程中,由于绝缘材料老化,局部过热等原因可能导致电抗器出现短路故障,产生恶性事故,造成巨大的经济损失。目前检测空心电抗器绝缘性能检测方法是通过比较故障电抗器的电感量的变化而引起的电抗器两端电压振荡波的衰减情况及频率的变化,从而判断空心电抗器是否存在故障。本文通过建立振荡波系统仿真模型,确定振荡回路参数,在振荡过程中检测空心电抗器局部放电量,其中局部放电检测包括特高频法,高频法,脉冲电流法,超声波法及综合检测电抗器的局部放电,经过试验表明能够发现空心电抗器潜在故障,避免恶性事故的发生。     

35 kV干式空芯并联电抗器匝间绝缘故障综合分析

深入开展35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘击穿放电机理研究,对改进35 kV干式空芯电抗器制造工艺和提高35 kV干式空芯电抗器的可靠运行具有重要意义。为此,基于现场试验、ATP-EMTP及有限元仿真计算开展了35 kV干式空芯电抗器系统过电压、匝间电场分布以及匝间绝缘材料的空间电荷等研究。通过研究发现:安装有RC阻容吸收器的情况下,开断电抗器产生的过电压标幺值仅为2.0,但系统过电压的累积效应会造成绝缘材料性能下降。同时,存在于绝缘材料层间的间隙将导致电抗器匝间电场畸变度达到5.5倍,另外,热老化会引起绝缘材料空间电荷特性改变和工频击穿场强的下降。在上述3个方面影响下,35 kV干式空芯电抗器匝间绝缘容易发生击穿事故。     

湿热老化对电抗器匝间过电压耐受特性的影响

在干式空心电抗器的服役过程当中,水分有可能会大量地侵入包封并造成包封内绝缘的严重湿热老化而发生电抗器事故。但是目前对电抗器湿热老化并最终导致起火故障的详细过程和机理没有进行深入研究。由于湿热老化材料耐击穿性能下降,匝间绝缘在过电压的作用下有可能被击穿形成永久的匝间短路通路而发生故障,文中探讨这种短路故障发生的可能性,研究匝间过电压对匝间绝缘的影响。首先分析电抗器端口可能出现的最大过电压,然后利用链形回路计算电抗器在运行过程中可能遭受的最大匝间过电压,最后利用只包含两匝线圈的简易电抗器模型研究匝间过电压造成匝间绝缘故障的风险;结果表明：虽然电抗器在遭受过电压冲击时匝间绝缘有可能承受较大的过电压,但即使匝间绝缘已老化严重,过电压也不易将匝间绝缘击穿造成短路故障。     

干式空心电抗器故障及运维策略分析

为分析500 k V变电站内干式空心电抗器频繁故障的原因,对干式空心电抗器的结构、特点进行了研究,在分析电网内发生的多起干式空心电抗器故障后发现,引起电抗器故障的最直接原因为匝间短路且故障多发生在干式电抗器投入运行1 h内,引起匝间短路的原因为维护不当、正常投切过程中产生的操作过电压、制造工艺不良、制造材料不良等,线圈匝间绝缘缺陷、包封表面缺陷、局部温升过高是容易导致干式空心电抗器发生故障的3个薄弱环节。根据这些故障特点,从严格执行反措、加强日常巡维等方面对干式空心电抗器的故障提出了有效的防护措施。     

35kV干式空心电抗器匝间绝缘现场试验

为探索干式空心电抗器匝间过电压现场试验的可行性,同时考虑被试设备已运行一定的年限,用70%出厂试验电压,对某变电站27台35kV干式空心电抗器进行了匝间过电压现场试验。检测出2台具有匝间绝缘缺陷的被试设备,证实了在现场进行干式空心电抗器匝间绝缘过电压试验的可行性和必要性。通过对现场试验过程中遇到问题的分析,发现在试验中存在设备地电位抬高现象,为尽量降低地电位的浮动,提出了现场试验合理的接线方法,可为匝间过电压现场试验提供指导。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测技术

干式空心电抗器匝间常出现绝缘故障,直接地影响到干式空心电抗器运行的稳定性。本文分析干式空心电抗器匝间绝缘故障,提出干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,并开展干式空心电抗器匝间过电压实验;然后分析干式空心电抗器匝间常见绝缘故障,提出干式空心电抗器运行维护策略。分析得到,匝间绝缘故障是干式空心电抗器最常见故障,其主要原因是散热不良、绝缘材质裂化、结构工艺问题等。实践证明匝间绝缘检测技术是检测干式空心电抗器匝间绝缘故障的一种有效方法。     

一起35 kV干式空心电抗器故障分析

结合干式空心电抗器的绝缘材质、运行环境及运行方式的瞬变,对一起35 kV干式空心电抗器故障原因进行分析,发现导致故障发生的主要原因是电抗器的绝缘材质耐热等级低和电容器组的频繁投切导致绕组局部匝间绝缘击穿,造成电流急剧增大,大电流产生高温诱使绕组绝缘相对薄弱处发生匝间短路.并针对性提出故障防范措施,为电抗器的安全运行提供保障.     

干式空心电抗器匝间绝缘检测综述

为了预防干式空心电抗器匝间绝缘事故发生,文章总结分析了干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,分别从干式空心电抗器的故障原因、在线检测、离线检测等几个方面进行分析,从而判断电抗器运行状态。采用国标GB1094.6—2011建议的高频脉冲振荡法对干式空心电抗器进行现场匝间绝缘探索性试验,发现3台设备存在匝间绝缘问题。本次试验测试结果具有一定的准确性,但用高频脉冲振荡法对电抗器匝间绝缘检测还需继续深入探索。     

基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘短路故障在线辨识

干式空心电抗器内部包封固化不易拆卸,当出现匝间绝缘短路故障时难以发现,停电检修维修成本较大周期较长,为了能利用运行中的信号在线检测出匝间绝缘故障,提出一种基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘故障辨识方法：在电抗器匝间绝缘短路故障分布式参数模型基础上,建立了带有匝间绝缘短路故障的电抗器开断过电压模型,分析匝间绝缘短路故障对电抗器开断过电压波形的影响作用,并利用变分模态分解算法对过电压波形进行频谱分析,最后搭建计及匝间绝缘故障开断过电压仿真模型,对存在不同程度的绝缘短路的电抗器进行开断模拟,获取电抗器开断电压波形及其振荡频率等数据,对波形数据进行分析和特征提取,量化开断过电压最大幅值及振荡频率与绝缘之间的差值,可以有效辨识出匝间短路故障。     

电场分布以及匝数偏差暂态电动力对干式空心并联电抗器影响的研究

为了研究干式空心并联电抗器绝缘开裂、树枝状放电导致的干式空心电抗器匝间短路事故,文中采用Ansys场—路耦合有限元分析方法,对一台BKDK-20000/35大型电抗器建立仿真模型,通过对干式空心并联电抗器进行电场分布仿真并对电动力数值解析,讨论了因匝数偏差对该电抗器绝缘被破坏的可能性。研究结果表明:内部绝缘匝间电场最大场强比包封端部高;根据计算匝间场强最大值,气隙场强达到2.04 kV/mm,足以发生沿面放电;发现投入电抗器时的暂态电动力增大,并且接近稳态电动力的4倍;匝数偏差造成有偏差层线圈投入暂态电动力的相位发生横向改变,电动力最大值也明显增加。因沿面放电和暂态电动力对匝间绝缘材料起老化和破坏作用,因此会造成干式空心电抗器匝间短路事故,这为干式空心电抗器的事故分析提供依据。     

干式空心电抗器匝间绝缘缺陷诊断试验及其解体分析

匝间短路是引发干式空心电抗器起火事故的主要原因。针对疑似匝间绝缘缺陷的干式空心电抗器,本文采用层层推进的试验方式,利用匝间过电压和温升试验、各包封直流电阻和损耗测试及拆解缺陷的方式,逐步确定了匝间绝缘缺陷的位置。结合缺陷位置绝缘介质受损严重程度及其形貌特性,探究了匝间绝缘缺陷试验的灵敏度,并提出了试验建议。研究表明:匝间过电压试验和温升试验检测干式空心电抗器匝间绝缘缺陷的灵敏度很高,其精度在0.1%之内。应当充分重视匝间过电压试验首次试验结果,以免发生误判。若电磁线引出线与星臂连接实现现场拆装,则匝间绝缘缺陷的现场检出率便可大大提高。     

干式空心电抗器匝间绝缘模型电老化特性实验研究

为探索干式空心电抗器匝间绝缘模型的电老化特性,采用步进电压实验对设计的模型进行了电老化实验.基于极大似然估计的理论对实验数据进行统计分析,得到了反幂模型中的常数 C及电压寿命指数n,并与恒定电压实验进行了对比.反幂模型计算得到的数据与实验数据契合度高,证明了用步进电压实验进行干式空心电抗器匝间绝缘电老化的可行性。