直流电压下油纸绝缘沿面闪络特性及数值模拟

变压器油纸绝缘沿面放电起始与发展的物理过程较为复杂,放电机理尚未明确.本文通过对油间隙放电针-板电极模型和油纸绝缘沿面放电针-板电极模型进行试验测量和数值模拟,获取并分析油间隙放电和油纸绝缘沿面放电在不同纸板厚度、不同沿面距离下的放电特性和放电机理.结果表明:直流电压下,油纸绝缘沿面闪络电压低于油间隙击穿电压的原因在于绝缘纸板的存在不仅改变了电场的分布,使针尖处平行电场分量增大,流注放电的起始电压降低,还阻碍了空间电荷的扩散,加剧电场畸变程度,提升流注的发展速度.另外,由于绝缘纸板的存在,油纸绝缘沿面放电流注的起始过程也不同于油间隙放电流注的起始过程,存在着流注通道向绝缘纸板贴合的过程.增大纸板厚度可使针尖处平行电场分量增加,流注放电的起始电压降低,流注的发展速度变缓,沿面闪络电压降低.油纸绝缘沿面闪络电压随沿面距离的增加而增大,其呈现非线性变化是由于流注在向自持放电阶段发展的过程中,受外施电压的作用逐渐减弱,空间电荷畸变电场的作用占主导地位.     

低气压大体积等离子体发生及其电参数特性研究

低气压大体积的均匀等离子体在材料处理、催化剂的活化和再生等领域有很好的应用前景。为研究理想的低气压大体积等离子体发生装置,在自制的真空反应器中采用平行板电极,在10~100 Pa的气压下,利用脉冲宽度小于50μs、峰值电压小于3 kV、频率50~104 Hz的双极性脉冲源,发生了最大体积约为21 L的均匀等离子体。对放电时反应器的电压电流波形进行了测试,获得在不同压强的空气、氧气、氩气介质,不同的电极间距下,放电的起始电压,以及空气中等离子体功率随气体压强、电极间距、极板面积、脉冲频率及电压峰值等不同参数变化的数量关系。结果表明:在3种介质中均获得了大体积均匀等离子体,最大体积为21 L,且空气中气压50 Pa时,生成等离子体的均匀性和放电的稳定性较好;在20~100 Pa的空气中,电极间距为10~30 cm时,放电起始电压随着气压和电极间距增大而增大;放电的功率密度与极板面积无关,随气压、脉冲频率、电压的增大而增大,随电极间距的增大而减小。     

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。     

空气局部放电衍生物气体生成规律的研究

分解气体分析法通过检测故障产生的气体组分诊断设备故障,是检测电力设备故障的重要方法,在一些应用场合具有不可替代的作用。然而目前该方法只在绝缘油、SF6等绝缘介质的场合有应用,对于空气这一最重要的绝缘介质少有应用。本文搭建空气局部放电过程模拟实验平台及气体产物检测系统,研究放电衍生物气体生成规律。分别采用两种检测方式对气体产物进行检测,结果显示O_3、NO、NO_2为空气放电的主要产物;在放电强度较低时,空气放电主要分解产物为O_3,放电强度进一步增大可以检测到氮氧化物NO和NO_2的产生,且臭氧O_3浓度远大于氮氧化物气体浓度;对于封闭空间,随着放电时间增长分解产物浓度增加,但趋向饱和,且随着施加电压增大,气体产物浓度增加;而在相同放电电压下,空气相对湿度变化对气体产物含量有明显影响,O_3、NO_2的浓度在相对湿度为18%时高于相对湿度为25%和44%时的值;而NO的浓度在相对湿度为44%时高于相对湿度为18%和25%时的值,同时差异较小。     

交直流复合电压中直流分量对油纸绝缘放电缺陷产气特性的影响

运行中的换流变压器内部绝缘同时承受交、直流电压的作用,其产气特性与交流变压器有一定区别。为此,采用典型柱板电极模型,对交、直流复合电压下,油纸绝缘放电缺陷各发展阶段的油中溶解气体量、产气速率和气体组分进行了试验研究。研究结果表明:交直流复合电压中直流分量比例越高,由开始放电到击穿的时间越长、放电能量、产气量、产气速率越低;可根据产气速率将放电缺陷划分为起始阶段、发展阶段和临近击穿阶段。复合电压中的直流分量越高,放电起始阶段油中分解CH4的体积分数烃类气体与总烃的体积比)越高(50%),C2H2的体积分数越低(45%),此特性为复合电压下油纸绝缘放电缺陷的早期故障诊断提供了依据。     

直流激励均匀氩气等离子体羽的脉冲特性

为研究大气压氩气等离子体羽的脉冲放电特性及其放电机理,以氩气为工作气体,在大气压空气环境中,利用直流激励的等离子体喷枪产生了圆锥形均匀的等离子体羽。等离子体羽长度随气流的增大而增大,但几乎不随两电极间维持电压的变化而变化。通过对两电极间维持电压、放电电流、放电发光信号的时间演化图分析,发现尽管维持电压是恒定的,放电电流和放电发光表现为周期性的脉冲。放电脉冲频率随维持电压的增大而增大,且随两电极间距离的增大而减小。对不同位置的发光信号时间演化进行研究,表明这种脉冲等离子体羽与常见的持续模式和子弹模式不同,其放电在不同的空间位置几乎是同时产生的,但是放电的熄灭却沿远离喷嘴的方向依次推迟。     

C_4F_8/N_2混合气体局部放电特性实验研究

由于SF6气体的温室效应,减少或杜绝SF6气体的使用已成为共识。从局部放电(partial discharge,PD)性能的角度探讨了用C4F8/N2混合气体代替SF6气体用于气体绝缘设备的可行性。通过试验测量C4F8/N2混合气体在不同气压、不同混合比、不同电极距离情形下的局部放电起始电压,得到了这3种因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体的局部放电起始电压做了对比。结果表明:纯C4F8气体的局部放电起始电压是纯SF6气体的1.3倍左右;C4F8气体与N2气体具有协同效应,协同系数在0.45左右;C4F8/N2混合气体的局部放电能力与同混合比的SF6/N2混合气体的相似。因此,综合考虑液化温度、环境影响、局部放电性能后,C4F8气体含量在10%～20%的C4F8/N2混合气体有可能替代SF6气体用于气体绝缘设备。     

高海拔与磁场环境下环氧树脂的绝缘破坏

为研究磁场环境下的绝缘破坏,采用印刷电极方法,将0.018mm厚的铜薄印制在环氧树脂绝缘板试样表面作为实验电极,使用直流高压电源,测试研究了高海拔低气压和磁场环境对环氧树脂小绝缘间隙绝缘破坏的影响。结果表明:随着气压的降低,起始放电电压减小,绝缘破坏时间延长;磁场环境下的起始放电电压比无磁场时低;磁场环境下的绝缘破坏时间依赖于磁力线与试样表面的相对夹角。     

工频交流电晕放电下SF_6气体分解物形成的影响因素

六氟化硫(SF6)作为一种理想的绝缘和灭弧气体广泛应用于气体绝缘电力设备。以往的研究和运行经验表明SF6气体分解物与电力设备的绝缘状态有密切的关联。因此,分析SF6气体分解物是监测气体绝缘电力设备绝缘状态的有效手段之一。本文用针-板电极模型模拟SF6气体中的工频交流电晕放电,以色谱-质谱法作为检测手段,研究不同影响因素下工频交流电晕放电中SF6气体分解组分的形成规律,如持续施加电压、放电时间、气体压力、电极间距等,分析影响因素对SF6气体分解物形成的作用规律。     

中心电极半径对介质阻挡放电工作特性的影响

为分析中心电极半径对同轴圆柱结构介质阻挡放电工作特性的影响。通过实验研究了不同中心电极半径r对同轴圆柱结构DBD的放电功率P、起始放电电压Us的影响。结果表明,在相同的外加电压U下,当起始放电电压Us较小时,DBD的放电功率P较大,功率升高率较小;起始放电电压Us随中心电极半径r的增加呈现先增加而后减小的趋势。     

旋转电机定子线圈绝缘气隙放电的限值研究

研究了在不同的主绝缘厚度下气隙放电的极限气隙间距和极限起始放电电压（有效值）。结果表明,当主绝缘厚度从3mm增加到7mm时,放电气隙的极限间距从309μm或431μm变化至595μm或667μm,极限起始放电电压从352kV或476kV增加到6．52kV或7.31kV．     

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。     

海拔4000m以上短间隙交流放电特性及电压校正

该文根据在多功能人工气候室内完成的气压对短空气间隙交流放电特性影响的大量试验研究结果,系统地分析了气压对100~310mm短空气间隙交流放电特性的影响规律,提出了海拔4000m以上地区的短空气间隙交流放电电压的校正公式。     

基于振荡波局部放电检测的电力电缆绝缘老化状态评价与故障定位

随着我国社会发展进步,电缆线路的铺设速度愈发加快.交联聚乙烯电缆凭借其优良的运行性能,在国内广泛铺设,但囿于复杂的运行环境,电缆常因此受到不同程度的绝缘老化.目前,在高压交联电缆线路现场试验和状态检测中,阻尼振荡波电压下的局部放电实验还未有重大突破,缺乏相关的实验数据.文中介绍了振荡波局部放电实验的原理及其实验装置,并对通过对比分析三条绝缘老化程度差异明显、在电缆接头与终端分别出现绝缘缺陷的电力电缆,得到了绝缘老化程度与电缆局部放电参数(放电起始电压、放电电量等)之间的相对关系.凭借局部放电定位的手段,进行了电缆绝缘老化故障的位置分析,并证明了阻尼振荡波电压下的局部放电实验的优良性与适用性.     

高温气冷堆核电站主氦风机驱动电机绝缘系统评定技术研究

设计了一套在0.1 MPa氦气和空气环境下测试绝缘系统电气绝缘性能的试验装置,完成了0.1 MPa气压下氦气和空气中主氦风机驱动电机绝缘系统模型的局部放电起始电压(PDIV)、起晕电压、匝间冲击、绝缘电阻和工频击穿电压对比试验。试验结果表明:在0.1 MPa气压下,绝缘系统在氦气环境下的部分绝缘性能较空气中大幅下降,氦气环境下绝缘系统的PDIV值约为空气中的50%,起晕电压值约为空气中的20%~25%,闪络(击穿)电压约为空气中的50%。     

湿度、气压对气体放电参数影响的实验研究

在不同气压下,改变空气绝对湿度,用稳态汤逊实验法(SST)测量了空气电子电离系数α和附着系数η,分析了空气绝缘强度受绝对湿度变化的影响和α、η与气压,绝对湿度的变化关系。提出修正气体放电电压时应考虑湿度、气压的综合作用。     

高频高压交流电源应用于介质阻挡放电特性的研究

应用电压幅值和频率都可调的高频高压交流电源研究了大气压空气中同轴介质阻挡放电的特性;介绍了该介质阻挡放电装置的工作原理后研究了电源逆变器交流侧电路工作于固有谐振频率和1/3固有谐振频率下负载电压及其频率、放电电流、谐振电流随着逆变器直流侧电压变化的规律,比较了在逆变器直流侧电压相同下的负载电压和放电电流的特点。研究结果表明,在初始放电发生前,电源的逆变电路直流侧电压线性增加,负载电压和放电电流随之增加,负载性质始终为容性;放电发生后,负载电压近似恒定,放电电流近似线性增长,负载性质为阻容性;在外加电源电压的正、负半周内,微放电电流波形不对称,分别呈“似辉光放电”和“丝状放电”的特点。     

空气条件下介质阻挡放电影响因素的研究

为了解决低气压等离子体用于工业生产时存在真空系统昂贵和难以实现试品的批量处理等缺点,采用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)作为介质阻挡放电(DBD)的阻挡介质,探讨了在不同放电间距d(2-5 mm)、气压p(10-100 kPa)和外施电压U下的放电特性。结果表明,PTFE为阻挡介质,d≤3 mm时,在大气压下可利用DBD的形式产生辉光放电,当d>4 mm时,则不能得到稳定的DBD;在不同气压下,DBD稳定放电对应的电压区间范围在d为3 mm时最大;次大气压下辉光放电的特征较大气压下更明显,辉光放电更易获得,稳定放电的电压区间也更大。     

辉光放电等离子体对气压变化的响应特性

当代气体动力学研究经常需要测量超高频流动现象,而目前使用的测量技术手段频响存在瓶颈。基于辉光放电等离子体原理测量气压的方法,频响由驱动电源载波频率决定,有望突破此瓶颈,进而捕捉更细致精确的非定常流动信息。在进行高频、超高频交流驱动实验之前,首先需要研究稳态气压对辉光放电等离子体的影响,即在直流驱动不同电极间隙条件下辉光放电具有的不同放电模式,以及该放电模式下辉光放电的维持电压对较宽范围不同稳态气压(0.5~1.0atm)的响应规律。实验结果表明:间隙50μm电流控制在3~4.5m A范围,探针工作在反常辉光放电模式,电压随着气压增大而单调变小;间隙250μm电流控制在2~3.5m A范围,探针工作在亚正常辉光放电模式,电压随着气压增大而单调增大;间隙190μm时探针电压几乎不随气压变化。