高压直流局部放电的试验研究及其放电源识别策略

在长期高压直流电压作用下,电气设备的绝缘不可避免地逐渐老化,有必要对其绝缘状态进行监测。由于不同性质的绝缘缺陷对电气设备的损害程度不同,因而缺陷的识别是非常重要的。为此,搭建了基于交流局放检测设备的直流局部放电检测系统,对3种典型的直流放电(电晕、沿面、内部放电)进行了试验研究,建立了典型放电的数据库,给出了试验结果。并基于局部放电信号之间的相关性统计特性,试图通过对各种参数的分析,寻求区别不同放电现象(电晕、沿面、内部放电)的特性参数,对直流电压作用下的放电源进行识别。研究表明,直流电压作用下,将电晕放电从沿面放电和内部放电中分离出来相对来说难度小一些;而单靠现有的局部放电的统计分析将内部放电从沿面放电中分离出来是很难的,需要进一步寻找两种放电的新的特性参数。     

GIS在线检测中局部放电和外部干扰信号的识别

采用小波时频分析的方法对发生在气体绝缘金属开关设备(GIS)内部局部放电而激发的电磁波和外界的电晕干扰进行了分析,讨论了区分和识别外部和内部放电及外界干扰的可能性。在单一信号存在的情况下,发生在GIS变电所的电晕干扰一般在130MHz以下,频宽小于70MHz,而内部放电激发的电磁波信号无论何种缺陷以及类型如何,其频宽至少是电晕干扰的2倍以上,所以,从信号的带宽上可以判别是内部放电还是外部干扰。当电晕和放电信号共存时,可以通过信号的带宽和信号到达的前沿综合判断。结果表明,该方法简单有效,可以满足在线检测中信号识别的要求。     

紫外成像技术在特高压变压器局部放电试验中的应用

晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压交流输电工程是世界上输送容量最大,电压等级最高的交流输电工程。特高压电气设备交接试验大都是首次开展,尤其对于1 000 kV变压器的局部放电试验,由于试验电压髙,现场环境复杂,对局放量的要求标准髙,因此需要良好的抗干扰检测手段。紫外成像技术是一种能有效发现电晕放电的非接触式检测技术,笔者介绍了紫外成像技术在1 000 kV变压器局部放电试验中检测到的外部电晕干扰,实现了对变压器局部放电试验外部干扰的快速准确定位,进而消除干扰控制局放测量的背景,保证了变压器现场局部放电试验的顺利进行。     

内部气隙在低气压下局部放电的电脉冲频谱分析

有关低气压内部局放特性研究很少,本研究在排除了低气压下表面放电、电晕等干后,采用带频带谱测量技术,测量了低气压下内部放电脉冲信号的频谱。结果表明:内部局放电脉冲频谱是离散谱,包含大量高频分量,其幅值随频率增加而减少,随内部气压的降低或外施电压的增加.内部局放电脉冲信号中包含的高频分量增多,最高达100MHz以上。频谱分析易于分辨干扰信号等优点。     

电晕放电对声发射式绝缘子污秽放电监测影响的研究

对电晕放电和污秽放电声发射信号的特征进行了分析研究。利用两者放电声发射在相位与强度上的差别,提出了识别电晕放电和污秽放电声发射信号的新方法,消除了电晕放电对污秽放电声发射信号的干扰,解决了基于声发射技术的绝缘子污闪在线监测受电晕放电影响的技术难题。     

椭球电极负电晕放电的数值仿真研究

电晕放电的研究对深入理解高压电气设备内部各种缺陷的电晕放电机理有着重要的意义。耦合流体动力学方程和泊松方程,建立了椭球电极的负电晕放电模型,应用有限元方法分析了放电电流脉冲和正离子数密度分布,首次通过数值仿真分析了椭球电极环模式放电。研究了不同施加电压及电极形状对椭球电极负电晕放电的影响机理。结果表明,施加的电压、电极形状对椭球电极负电晕放电电流脉冲数、脉冲波形特性及放电脉冲模式等有很大的影响。     

基于K-Means聚类算法的自动图谱识别在电缆局部放电在线监测系统中的应用

局部放电相位谱图(phase resolved partial discharge pattern)是局部放电模式识别普遍采用的重要方法。但在中高压电缆在线局放监测系统中,电缆中的电压信号难以直接获取,使得局放相位谱图分析的开展遇到了重大的挑战。为此,在多年局放理论研究和局放现场应用研究的基础上,提出了基于K-Means聚类的局部放电相位谱图自动模式识别技术。该技术通过信号提取、坐标变换、K-Means聚类、中心点平移、模式判断的流程,克服了电缆局放监测中相位信息难以直接获取的缺点,能对来自三相的局部放电信号进行自动识别判断。5个应用实例证明,该方法能对电晕放电、内部放电、沿面放电和干扰信号做出准确的判断,必将在电缆在线监测系统中获得广泛的应用。     

变压器现场局部放电测试中的抗干扰措施

大型变压器现场局部放电 (以下简称局放 )试验中存在着高压电晕放电、悬浮电位放电、仪器电源、地线等多种干扰 ,结合工作经验介绍了多种有效的抗干扰措施。     

新型双极电晕放电器的放电特性

为了得到放电参数更好的电晕放电器,解决传统电晕放电器在施加单极性高压电源时只在高压电极上放电,而接地极上并不放电的情况,采用了一种新型针—针式结构的双极电晕放电器,在施加单极性高压电源时,放电器内能同时在高压电极和接地电极产生正、负两种不同极性的电晕放电。实验研究直流高压与脉冲高压下新型双极电晕放电器的伏安特性、放电现象和离子风时,在平均场强约3.4kV/cm条件下采用粒子图像测速仪(PIV)测得电场内正、负离子风的核心区风速约2m/s。与针—板式电晕放电器相比,新型双极电晕放电器的工作电压降低,而输出功率和电流密度明显提高。     

基于不同放电模型的变压器局部放电光学特性研究

基于建立的真实变压器故障模型模拟变压器内部不同放电类型,同时为捕捉局部放电时的光学效应,建立基于光学传感器的局部放电光局放检测系统。研究中通过外施电压对沿面放电和悬浮放电缺陷模型进行加压产生局部放电信号,研究结果表明:局部放电的光学信号能够有效反应变压器内部局部放电的产生和发展过程。放电图谱中放电点的密集度,可直观评估放电的强烈程度。当放电趋于稳定时,沿面放电点的光学放电信号相位主要分布在60°~150°和240°~330°之间,悬浮放电点相位主要集中在260°~320°之间,根据光局放信号的相位特性,可以明确区分变压器内部的沿面放电和悬浮放电现象,为变压器光局放检测技术的应用奠定了基础。     

特高频段内油中与空气中放电频谱特性研究

针对不同放电模型采用特高频检测技术开展了油中与空气中放电特性的研究。实验结果表明 :油和空气中放电在时域及频域上存在差异。油中放电的一次放电脉冲持续时间较短 (约为几十ns) ,信号能量主要分布在 30 0～ 110 0MHz范围内 ;而空气中放电的一次放电脉冲持续时间超过几百ns,信号能量主要分布在 0～ 2 0 0MHz范围内。这些差异可为变压器用特高频法进行局放在线监测中选取合适频段以消除空气中电晕放电脉冲型干扰提供基础。     

磁增强电晕放电及其对颗粒荷电的研究

介绍磁增强电晕放电的特性及其对颗粒荷电的性能.在负电晕放电中,磁场可提高极间自由电子的能量,增加带电粒子的浓度,增大放电电流.在放电极雾化负电晕放电中,磁场可显著提高微小颗粒的凝并效能.采用永久磁铁形成放电极附近较强的非均匀磁场,比均匀磁场对负电晕放电有更好的增强效果.     

直流下局部放电重复率的数学物理模型

本文基于绝缘内部气隙放电时的三电容等值和双电容简化等值两个电路分别研究了直流下局部放电重复率的数学物理模型,以及测量电阻存在时对直流局放重复率的影响。对交流下经典三电容局放模型加入电阻后的等值电路分析直流下简化局放过程得出:在局放存在条件下,直流下局放重复率与外部施加直流电压可近似为线性关系。对双电容简化等值电路的数学物理模型分析同样得出:出现局放时的直流下局放重复率与外部施加直流电压具有近似线性关系;测量电阻对直流下局放重复率的影响只是暂时的,会在局放起始放电条件不稳定的情况下对重复率有一定的影响,在到达平稳状态后,直流局放重复率仅由绝缘缺陷电气结构决定。基于宽带检测的直流平稳状态下三种基本油纸绝缘缺陷模型的试验结果则表明:在试验电压大于局放起始电压后,直流下局放重复率与一定范围内的试验电压值具有该近似线性关系。     

基于信号包络谱的GIS局部放电超声诊断方法研究

笔者应用基于信号包络谱的分析方法对局部放电超声信号进行研究,并在实验室环境下建立悬浮电极、针尖电晕、自由金属微粒3种GIS内部典型绝缘缺陷的局放模型进行诊断识别,根据识别结果总结出了不同类型缺陷所表现出的不同测量特征.     

电晕放电辐射信号特征实验

为得到放电针电晕放电辐射场的时域和频域特征,利用组建的静电放电测试系统在室外背景噪声研究的基础上实验研究了电晕放电辐射信号,分析了不同极性和大小的电压、天线极化方向、接收距离、放电针形状、温湿度对电晕放电辐射信号波形和频谱的影响。实验表明,电晕放电信号波形陡峭,上升时间从几ns到20几ns;频谱成钟型连续谱,集中在20～100MHz;不同极性,信号波形不同,且正电晕信号幅值高于负电晕;电晕放电辐射场一般为垂直极化,强度反比于接收距离;相对湿度较大时测到的信号幅值较大。     

环氧浇注干工变压器局部放电发生的机理及试验方法

本探索了环氧注干式变压器局部放电的机理，以及基于该机理而采用的试验方法，对试验工作的无电晕放电环境，局放测试的防干扰措施，试验测试系统的灵敏度等作了详细的分析。     

变压器典型局放模型超高频放电信号分析

研制了变压器超高频局部放电自动识别系统 ,用其测量在油中纸板沿面放电、油中纸板内部放电、油中悬浮放电、油中气泡放电及油中尖板放电 5种典型局放模型的超高频放电信号并提取其谱图特征 ,建立了变压器局部放电指纹诊断和模式识别数据库     

水中脉冲电晕放电的声学特性研究

为研究水中脉冲电晕放电的声学特性,由水听器测量了放电产生的压力信号,在以放电电极为圆心、电极到水听器的距离为半径的球面对压力信号积分,得到放电的声能和放电的声效率;利用快速傅立叶变换(FFT)得到同轴电极下电晕放电的频谱分布;比较尖—尖电极下电弧放电晕放电的频谱发现电晕放电声信号的主频比电弧放电的高。     

介质阻挡电晕放电特性的测量与仿真

通过实验和分析Lissajous图形,研究了线管结构的介质阻挡电晕放电,给出了放电功率及等效电容值,采用PSPICE软件对放电等效电路仿真,分析并比较了实测电流和仿真波形。研究表明,随外施电压上升,放电分别出现电晕放电以及稳定阻挡放电,放电功率密度可达数百mW/cm3。     

孤立金属放电针电晕电流特性的研究*

为定量分析强电场下孤立金属放电针电晕放电强度,首先通过实验获取圆柱型铁质金属尖端在发生电晕放电时的瞬时电晕电压值;在分辨率为1 cm情况下,利用二维有限元法将电晕电压值转换成铁质放电针尖端处的电场值;拟合建立了电晕电流与金属尖端处电场之间的函数公式。最后,根据得到的电晕电流公式与野外观测得到的负环境电场下的电晕电流作对比,发现实验室环境下的放电针电晕放电强度明显小于野外观测环境的,且电晕电流增强幅度弱于野外观测环境的。