XLPE绝缘老化中的单次放电波形统计分析

为了研究绝缘中发生局部放电的物理机制,对交联聚乙烯(XLPE)绝缘试样进行了加速电老化试验,使用超宽频带局部放电检测系统(频带10 MHz～3 GHz)测量了试样的放电信号,并通过统计分析超宽频带放电的单次脉冲信号探讨了XLPE绝缘老化过程中的放电机理。研究表明,XLPE绝缘电老化过程中单次放电波形的下降沿、脉冲幅值都有显著变化:下降沿从老化前的近15 ns上升到老化50 h的约90 ns,单次放电波形幅值在老化前约1 000 mV,老化15 h后维持在约200 mV,老化到30 h时上升到近500 mV,老化50 h时上升到约600 mV。由单次放电信号的波形特征推断XLPE绝缘老化过程中放电从流注型放电转化为汤姆逊放电的变化过程。     

热老化对EPDM电树枝局放特性的影响研究

电树枝生长过程中常伴随有局放发生,其与电树的发展有极大关系,并会导致绝缘出现不可逆的损伤.为此,在140℃下对三元乙丙橡胶(EPDM)绝缘试样进行了梯度加速热老化,并对不同老化程度试样开展了电树枝观测试验,采集了电树枝生长过程的局放信号,结合陷阱参数测试分析了热老化对EPDM电树枝局放特性的影响机理.结果表明:老化前期,电树枝发展表现为4个阶段,而老化后期为2个阶段;未老化EPDM电树枝放电相位分布在-50～90°与130～270°内,且正半周放电更剧烈;局放随电树枝的延伸同样呈现一定的阶段性变化,且随老化时间增加,放电量、放电次数与放电总能量先降低后大幅增加;陷阱测试显示,陷阱密度及能级随热老化时间先减小后增大,绝缘内部电荷聚集,对局放有极大影响.     

不同温度下XLPE-SIR异质绝缘的交/直流电树枝及局部放电特性

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆本体与附件构成的异质绝缘的电树枝化严重威胁电缆及附件的安全运行。为探明不同温度下XLPE-硅橡胶(silicone rubber,SIR)异质绝缘的交/直流电树枝及局部放电特性,分别在30、50和70℃下,对XLPE-SIR进行交/直流下的电树枝实验及局部放电检测。结果表明,局部放电特征量与电树枝发展阶段密切相关,其中放电量变化率相关性最强;异质绝缘界面对电树枝发展起阻碍作用;交/直流下试样击穿路径不同,推测这与实际界面的非理想接触状态及交/直流下界面附近电荷分布与局部放电差异有关;此外,温度升高不仅促进电树枝的引发与生长,同时对交流电树枝形态有显著影响。结果可为高压交/直流XLPE电缆附件处的绝缘老化状态监测与评估提供一定理论依据。     

交联聚乙烯绝缘老化的试验与建模研究

本文介绍了交联聚乙烯（XLPE）电树枝老化的试验方法，给出了XLPE绝缘在在交流电压作用下的电树老化曲线。利用多元统计分析建立了枝状放电、丛状放电的数学模型，为XLPE电缆的在线检测提供了理论依据。     

宽频高压脉冲参数对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响

为了探索脉冲电应力作用下高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件绝缘材料的局部放电特性,建立高频高压脉冲作用下的局部放电测量平台,系统研究了电压幅值、脉冲重复频率、上升沿时间和脉宽对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响规律。结果表明:随着电压幅值从3 kV增加至11 kV,脉冲上升沿处的局部放电信号幅值逐渐增大,而放电时延逐渐减小;随着脉冲重复频率从50 Hz增大至100 kHz,上升沿的放电时延逐渐增大但局部放电信号幅值几乎不变;随着上升沿时间从136 ns增大至300 ns,放电时延逐渐增大且更加分散,局部放电信号幅值逐渐减小且更加紧密;与脉宽为1μs的情况相比,脉宽为500 ns时局部放电信号幅值更大且放电时延更小。该结果可为高压大功率电力电子装置中固态开关的绝缘老化和状态监测提供重要科学依据。     

电压类型对球板电极下油纸绝缘局部放电起始特性的影响

检测局部放电是监测换流变压器绝缘状态的有效手段,但是针对不同电压类型(交流、直流以及极性反转电压)对油纸绝缘起始放电特性影响的研究很少。为此,通过球板电极对油纸绝缘施加交流、直流以及交直流复合电压,借助常规脉冲电流法和宽带脉冲电流法2种检测手段,研究了油纸绝缘在不同电压类型下发生起始放电时的起始放电电压、视在放电量、放电相位以及放电波形等的差异。研究结果表明:不同电压类型时,起始放电电压按照电压升序排列为交流、正极性直流+交流、正极性直流、负极性直流+交流、负极性直流;直流下的起始放电电压比交流下高4倍;球板电极下油纸绝缘起始放电均多发生在1、3象限,且2个象限的放点次数不同。此外交流和直流电压下发生起始放电时,其放电脉冲的波形特性各不相同;正极性直流下起始放电脉冲波形最陡(脉宽为数ns),中心频率最高(42 MHz),而负极性直流下起始放电时脉冲最平坦,中心频率最低。     

电力变压器典型放电模型试验研究

设计制作了5种油纸绝缘结构模型用以模拟变压器中的典型缺陷。利用数字式局放测量系统获取了大量放电谱图和放电脉冲波形。分析了不同缺陷类型的局部放电特性,为进一步研究电力变压器局部放电模式识别和绝缘老化特征提供了科学依据。     

直流电压下变压器油纸绝缘局部放电的发展过程

研究变压器油纸绝缘局部放电(PD)的发展过程对于特高压换流变压器的运行维护十分重要。为此,对典型油纸复合绝缘缺陷模型在直流电压长期(100 h)作用下的局部放电信号进行了统计分析;根据其统计特征图谱,将直流局部放电发展过程划分为4个阶段。此外,还采用无感电阻测量直流局部放电单个脉冲波形;并对直流电压长期作用下的油浸绝缘纸板表面形貌变化进行了观测。试验结果表明,直流电压下的局部放电脉冲的上升沿在10～100 ns范围内,首脉冲持续时间约500 ns,其余振荡脉冲脉宽在600～900 ns范围内;估算得出单次直流放电脉冲能量在0.01～0.1 J范围内。此外,研究发现绝缘纸板的表面会在针电极电蚀作用下产生"凹坑",这为实现基于多信息融合的直流局部放电发展趋势预测奠定了基础。     

高温高气压下XLPE电缆电树枝生长规律及局放特性

交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料电热老化产生的气体会在电缆绝缘层产生局部高气压,为了研究不同温度下气压对电缆电树枝发展特性的影响,以XLPE短电缆为样品搭建试验系统,研究了不同温度下气压作用在绝缘层内壁时电缆电树枝的生长规律及其局部放电特性。分析实验结果可知:低温下XLPE处于玻璃态,局放初期材料保持了良好的机械性能,气压的升高对局放引发和生长初期无影响。局放后期,剧增的局部放电使插针区域软化,在气压作用下产生形变,电树枝沿应力集中区迅猛发展;高温下XLPE处于高弹态,自由体积分数增加,气压越高绝缘材料受到的轴向拉力越大,材料电气性能下降越明显,电树枝越易引发。高温高气压下XLPE电缆的绝缘性能下降明显,电缆稳定运行受到严重威胁。     

固体绝缘中气隙尺寸对局部放电过程的影响

为了分析和评估固体绝缘中气隙缺陷局部放电的危害,提高局部放电检测的工程应用水平,试验研究了固体绝缘单一气隙缺陷模型;测量了不同模型试品的局放起始电压、起始放电量及放电信号波形;分析了固体绝缘内部气隙缺陷的几何尺寸对局放特性的影响;考察了不同几何尺寸缺陷放电的发展过程和脉冲电流波形特征,发现不同尺寸缺陷结构的放电特性有所差异;归纳了不同场强下气隙放电的变化规律。试验结果表明,气隙缺陷尺寸越大,越易产生放电且放电量越大,外施场强增加则放电量增大,而固体绝缘中的局部放电随气隙缺陷尺寸变化表现出有差异的波形特征。     

XLPE电缆局放脉冲频谱分析及传感器选频

为选择好局放测量传感器的频带,用指数衰减函数、梯形函数、高斯函数和三角函数数学描述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中的局放脉冲并定量分析了局放脉冲的上限频率,其结果和实测局放脉冲经快速付里叶变换后的频谱基本吻合。用最小二乘法拟合信号各频率分量在XLPE电缆中的三特性并给出最优表达式后,把输出信号和输入信号比值在0.7~1范围内作为局放能量的集中区域,在此区域内得到检测不同长度XLPE电缆局放所需传感器的频带要求。对于5m长的电缆接头,传感器上限频率需>168.9MHz,较长电缆局放测量则需数十MHz。     

高压交联聚乙烯电缆局部放电脉冲的时频特性识别方法

高压电力电缆局部放电（PD）测量中,进行绝缘诊断和状态评估的一个重要方面是局部放电信号（PDs）的识别和放电源分离。传统的基于局部放电幅值大小检测的相位统计分析,不足以实现有效的诊断、风险评估和基于状态的维护。为此,从理论上研究了频率（即等效带宽∫eq）一时间（即等效时间长度teq）分离技术,通过∫eq-teq。平面的簇脉冲来识别局部放电脉冲,并求解出局部放电脉冲信号在∫eq-teq。平面形成紧凑的簇所需要的相似属性参数。Xi。PE绝缘样片缺陷实验将气隙放电、沿面放电和电晕放电不同类型脉冲映射到∫eq-teq。平面;XI。PE电缆缺陷实验将不同位置的相同缺陷放电脉冲映射到∫eq-teq平面。结果表明,不同类型的缺陷产生的PD脉冲信号能有效形成自己的簇,电缆不同位置的缺陷产生的PD信号也能形成不同的簇。可见,∫eq-teq识别技术可为高压XI。PE电缆的缺陷类型及放电源分离提供判断依据。     

XLPE电缆中局部放电脉冲传播特性的实验研究

对模拟局部放电的窄脉冲和陡前沿脉冲沿电缆的传播特性进行了实验研究。在两段不同长度的电缆首端分别注入窄脉冲和陡前沿脉冲 ,同时记录首末端波形 ;分析了不同频率下脉冲在电缆中的传播和衰减情况 ,并提出了电缆局放检测用传感器频率的选择原则。     

Early stages of negative PD development in dielectric liquids

The pulse shapes in the early stages of partial discharge (PD) development, well before liquid streamer onset, and obtained with a 500 MHz wide band detection system using needle-to-metallic plane electrodes submerged in a mineral oil, were compared to those measured with needle to mineral oil plane electrodes in air under negative dc potential. All measurements were carried out ≈50% below the breakdown field value, using gap separations between 3 and 25 mm. Whereas the needle to plane discharge behavior in the mineral oil was characterised by discrete sporadic pulses or burst of several pulses of increasing negative amplitude and oscillatory form, the needle to mineral oil plane gap in air gave rise to primarily dense bursts of unidirectional negative pulses with sequentially decreasing amplitude. The pulses had rise times typically of the order of 1 to 2 ns, indicating the involvement of rapid PD mechanisms     

On-site partial discharge measurements on premoulded cross-bondingjoints of 170 kV XLPE and EPR cables

A total number of 15 premoulded joints of three 170 kV cable circuits (XLPE and EPR) were equipped with partial discharge (PD) sensors. The developed sensors are based on inductive high frequency coupling of partial discharge pulses occurring in the joints. The PD activity of each joint was monitored during an after laying AC acceptance test. The test voltage of 190 kV was generated by means of a frequency-tuned series-resonance test set. The signals of the PD sensors were assessed with a spectrum analyser in a frequency range from 15 to 50 MHz, allowing a good separation of noise from PD signals under high interference levels. The investigation demonstrated the feasibility of on-site PD measurements on joints during after laying tests     

Examination and location of partial discharge sites in severelyaged underground distribution cables

This paper presents the results of laboratory investigations of partial discharge (PD) in field aged XLPE underground power cables. PD measurements were made on sixty-one cable samples over a three year period. When PD was detected, the magnitude was measured and a site location was determined. PD site locations were predicted using time delay estimations between PD pulses arriving at opposite ends of the test cable. Fourteen of the samples tested had detectable levels of PD. Some of these PD sites extinguished during the measurement period and were returned to rated voltage aging. When samples had continuously active PD sites, they were either dissected or returned to the aging test. Four sites of this type were found allowing two for dissection and two for aging. Seven of the samples failed after PD measurements. All seven failed near the predicted PD location. During the PD testing, no test cables contained PD which initiated at or below operating voltage. When PD detection equipment was monitoring cables which failed, the failures occurred from 2 to 80 minutes after the presence of PD pulses was detected     

交联聚乙烯绝缘中树状放电的试验研究

本文旨在阐述用快速宽频带测量系统及影视技术对交联聚乙烯绝缘材料中树状放电的试验方法。证明有丛状放电和枝状放电两种形式。给出两种放电形式的不同特征。通过测量放电脉冲参数的变化，研究树状放电的机理。从而提供探索固体有机绝缘材料老化过程检测的新途径。     

大型自耦变压器和换流变压器局部放电脉冲特征及实例分析

多台大型自耦变压器和换流变压器的试验结果表明,采用带模拟信号重构(数字信号处理)的数字局部放电测试仪,宽频带测量,深入分析局部放电脉冲的特征,结合“多端子测量和校正”,对判断放电的部位有较好的效果。局部放电脉冲的特征包括各端子的传递比,极性和脉冲震荡现象等特征,并结合与相应端子间的方波校正比较,能够较准确判断放电部位,并得到变压器解体的证实。     

高压交联聚乙烯电缆高频损耗对局放脉冲识别的影响

等效带宽W-等效时间长度T分离技术一般通过W-T的2维笛卡尔坐标系的簇脉冲来识别局部放电(partial discharge,PD)脉冲。局部放电信号沿交联聚乙烯(cross Linked polyethylene,XLPE)电缆传播的高频损耗影响W-T簇分类。为此,提出1个近似传播分析模型,避开传播参数测量法对于长电缆的局限性和分析解方法难以测量半导电层复合介电常数的问题,将其用于分析局放脉冲的W和T与传播距离的关系;同时计算了高斯型PD脉冲的W和T,以及W、T与传播距离的数学关系模型;最后采用近似传播分析模型和数学关系模型针对实际电缆进行了仿真与测量。结果表明高频损耗对W分离影响较小,而对T分离在远距离时影响较大。可见,W-T簇分类对离测量点500m内的PD信号具有良好效果,而对远距离的PD信号主要依靠W来分离。