典型缺陷油浸纸套管绝缘劣化特性研究北大核心CSCD

油浸纸电容式套管是目前电力系统中应用最为广泛的套管,发生的故障也相对较多。为研究油浸纸套管缺陷发展过程及绝缘劣化规律,采用多只72.5 kV油浸纸套管分别模拟进水受潮、极板边缘尖端、极板偏差及油中气泡等典型缺陷,在60℃油温下同时对缺陷套管施加42 kV电压和630 A电流进行长时电热联合试验,测量并分析套管绝缘电阻,tanδ、电容量、局部放电特征、频域介电谱曲线等参数的变化规律。测试结果表明,tanδ及电容量对套管绝缘受潮缺陷较为敏感,通过tanδ-f曲线及C-f曲线可分析套管内部水分热扩散过程;通过局部放电测试能有效发现套管油中气泡、极板偏差和极板边缘尖端缺陷,3种缺陷的主要区别在于局部放电t-f图谱中的脉冲放电等效频率范围不同;长时电热联合作用下,油中气泡缺陷套管最早出现绝缘劣化,总体劣化速率相对平缓。极板尖端缺陷套管前期劣化速度慢,但累积效应明显,tanδ及电容量在稳定一段时间后呈阶跃式增长。极板偏差缺陷套管出现绝缘劣化的时间最晚,出现劣化后的趋势与极板边缘尖端缺陷套管类似。研究结果可为套管故障分析及绝缘诊断提供参考。     

110kV环氧浸渍干式套管绝缘劣化分析

针对在预防性试验中变压器干式套管末屏绝缘电阻、tanδ不合格的现象,基于干式套管的结构原理,通过测量套管的绝缘电阻、tanδ及电容量等试验方法,找出套管存在绝缘劣化、受潮的位置,并对套管末屏进行了解体研究和分析,提出了加强套管绝缘管理的措施和建议。     

一起末屏表面潮气对220 kV主变套管介质损耗测量的影响案例分析

电容量(C)与介质损耗因数(tanδ)测量是工程中常用于评估高压套管绝缘性能的基本手段。为深入探究工程实际中影响C与tanδ测量误差的主要因素,针对一起220 kV主变110 kV侧套管tanδ测量结果为负值的案例,讨论了出现此种现象的可能原因并对案例进行故障排查。在现场介质损耗试验数据异常的情况下,以末屏暴露在空气中的时长及隔绝潮气的时长为变量,分析C与tanδ随潮气隔绝时间的变化情况并对出现该现象的原因进行讨论。结果表明:使用环氧树脂材料作为末屏引出小套管结构的套管中,末屏对地阻抗受潮气影响较大,致使tanδ测量出现负值,造成套管介质损耗试验不合格的假象。最后,基于案例分析结果对高压套管预试、维护、检修等环节提出了相关建议。     

雷电冲击电压下环氧树脂绝缘特性研究

环氧树脂是固体绝缘开关柜(SIS)的重要绝缘介质,在冲击电压累积作用下会产生不可逆的绝缘损伤。为探明环氧树脂材料内部绝缘劣化累积效应以及外绝缘污秽闪络特性,基于固体绝缘开关柜用环氧树脂材料设计多种固体绝缘件,并对其进行相关测试。结果表明:随着雷电冲击电压幅值(U)的升高,环氧树脂材料击穿时的雷电冲击累积次数(N)明显减少,同时随着累积次数的增加,环氧树脂材料的相对介电常数与介质损耗因数(tanδ)均呈增大趋势,其中介质损耗因数整体增幅大于20%,对绝缘状态的评估具有较高的参考价值;雷电冲击电压下盐密、灰密对环氧树脂材料污秽闪络电压的影响符合幂指数规律,并得出了U-N特性关系方程和污秽闪络电压与盐密、灰密的关系方程,为固体绝缘开关柜耐雷电冲击能力设计提供参考。     

热塑性工程塑料绝缘材料在12 kV手车式开关柜中的应用

介绍了热塑性工程塑料材料在12 kV手车式开关柜中的应用,包括:热塑性工程塑料绝缘材料的选用;高压绝缘件的设计;热塑性工程塑料固封极柱的选用;以及热塑性工程塑料在12 kV手车式开关中的试验情况及关键技术要点等。12 kV手车式开关柜中,热塑性工程塑料绝缘材料主要应用于断路器固封极柱、触头盒、穿墙套管、绝缘子等。     

一起高压套管更换末屏引出装置后介质损耗因数异常分析

套管作为变压器的重要组件,其绝缘状况的优劣直接影响着变压器的安全稳定运行,套管介质损耗因数tanδ和电容量Cx能够有效反映设备绝缘的整体老化、受潮、内部集中性缺陷等一系列问题。针对一起220 kV变压器高压侧套管介质损耗因数异常增大的特殊案例,经现场缺陷排查发现,该现象是由于更换套管末屏引出装置时外部气体侵入套管内部绝缘油中形成气泡所引起的,并通过现场模拟和理论分析对此进行了验证,同时对如何预防此类缺陷提出了相关建议。     

基于PDC的多应力老化乙丙橡胶电缆绝缘状态评估

为了能准确地评估乙丙橡胶电缆的绝缘老化状态,搭建了多应力加速老化试验系统。测量了不同老化周期后电缆试样绝缘的极化与去极化电流,通过等温松弛理论和扩展德拜模型分别提取了老化因子A和低频介质损耗因数(tanδ_(0.1 Hz))来评估电缆绝缘的老化状态。结果表明:老化因子A与tanδ_(0.1 Hz)对表征乙丙橡胶电缆绝缘的劣化状况具有很好的一致性。随着老化程度的加深,老化因子A呈指数增长规律,tanδ_(0.1 Hz)也逐渐增大。由PDC法得到的老化因子A和tanδ_(0.1 Hz)都能较好地评估乙丙橡胶电缆的绝缘状态。     

XLPE电缆绝缘加速热老化特性

为探究长期运行环境下XLPE电缆绝缘的老化特性,在实验室条件下对电缆绝缘材料进行加速热老化实验,通过红外光谱、氧化诱导时间及频域介电响应测试,比较分析老化前后XLPE电缆绝缘的理化特性、电气特性变化规律。结果表明:红外光谱中的羰基峰值可用于定性分析XLPE绝缘材料的老化程度;XLPE绝缘高温下的降解随着老化时间的延长愈加严重,氧化诱导时间不断缩短;XPLE材料介质损耗因数频谱曲线的最小值tanδ_(min)与材料老化程度相关且与测试温度无关,因此tanδ_(min)可作为评估XLPE绝缘老化情况的特征量。     

干燥空气绝缘开关柜中应用的固封极柱绝缘结构设计及优化

为了实现气体绝缘开关柜的绝缘介质由SF6向干燥空气等环保型气体转变,开发一种结构小型化、绝缘水平满足要求的干燥空气绝缘开关柜中使用的固封极柱是亟需解决的问题。文中分析了40.5 kV SF₆固封极柱置于干燥空气绝缘开关柜中的相间及对地电场分布,结果显示灭弧室动、静端盖板以及绝缘拉杆附近的气—固沿面电场严重超标,易造成沿面闪络。依据气—固复合绝缘理论,采取增加均压屏蔽网、改进绝缘壳体外观结构、重新设计绝缘拉杆等措施进行电场优化。通过仿真分析,优化设计后的固封极柱灭弧室端盖附近沿面最大场强由3.4 k V/mm降至2.03 kV/mm,绝缘拉杆沿面最大场强由4.1 kV/mm降至1.7 kV/mm。对优化前后的固封极柱进行了局部放电和雷电冲击耐压试验,局部放电试验的起弧电压由35 k V提升到62 kV,雷电冲击耐压试验的峰值耐受电压由145 kV提升到218 k V,证明了优化方案的可行性,为后续40.5 kV及更高电压等级的类似固封极柱的研发及优化提供了有关参考。     

应用理化分析探索40.5kV开关柜绝缘隔板放电原因

小型化后的40.5 kV开关柜受尺寸限制,普遍采用加装SMC绝缘隔板的复合绝缘方式,但开关柜母排对绝缘隔板放电的故障仍然较为普遍,因此对放电原因的研究很有必要。文中首先对一台KYN61-40.5型开关柜进行工频耐压试验,验证运行中开关柜内母排对绝缘隔板放电的可能性。其次通过绝缘隔板的加速热老化、湿热老化试验,采用SEM测试、交流击穿场强、耐漏电起痕指数和憎水性检测等绝缘材料测试评估方法,研究绝缘隔板理化特性变化规律,进而得出放电的原因。研究结果表明:开关柜绝缘隔板故障并非绝缘隔板击穿强度降低引起,而是在湿热环境下,开关柜内SMC绝缘隔板表面的保护膜分解,降低接触角,使绝缘隔板由憎水性转变为亲水性,从而当外施电压达到70 kV左右即发生放电;由于环氧树脂材料在老化后依旧保持良好的憎水性,因此开关柜内绝缘隔板宜采用环氧树脂材质,不宜采用不饱和聚酯玻璃纤维(SMC)。为了保证绝缘隔板的理化特性,开关柜内运行温度不超过80℃,湿度控制在75%以下。     

开关柜母线桩头侧绝缘套管的事故预控

防止封闭母线开关柜母线桩头绝缘套管热击穿事故,要从检修和运行温度在线监测着手采取措施。分析了一起开关柜母线桩头侧绝缘套管的绝缘击穿事故,建立了一套小车断路器触头弹簧性能劣化的日常检修方案和标准,提出了对开关柜母线桩头侧绝缘套管内动静触头进行温度测试的在线"接触式"无线测温系统,完善了当前对开关柜日常巡视和检修中存在的不足。     

基于0.1Hz下tanδ的XLPE电缆绝缘老化状态评估技术

随着电力电缆行业的持续发展,XLPE电缆绝缘检测技术受到越来越多的关注。对电缆绝缘老化状态的有效评估是当前电气设备管理一个十分重要和必不可少的过程。根据IEEE提出的有关电力电缆绝缘超低频(0.1 Hz)试验标准,提出一种对XLPE电缆绝缘分层取样,测量切片试样在0.1 Hz下的tanδ随外施电压的变化,以电压敏感度来判断绝缘老化程度的方法。通过测量不同运行年限的XLPE电缆绝缘,发现tanδ随外施电压的变化规律可以有效反映出不同运行时间绝缘老化状态的区别,绝缘内、中、外层的tanδ存在差异性。将老化电缆绝缘内层和中层的tanδ以外层tanδ测量值作为基准进行归一化,利用相对值的变化规律作为绝缘老化状态判断依据。实验结果表明,该方法对原始数据缺失的电缆绝缘老化状态评估是一种有效手段。     

频域介电谱用于高压电流互感器绝缘诊断

电流互感器(TA)是电网控制回路的重要组成部分,失效时可能引起相对地故障或高能量爆炸,妨碍变电站的安全运行。为了提高电流互感器的运行可靠性,基于频域谱理论和测试技术,提出了联合频域介电谱和高压介损试验进行高压电流互感器绝缘状态及老化诊断的方法。首先利用频域介电谱(FDS)对3台220kV TA进行测试,得到了主绝缘的tanδ-f和C*-f特性曲线。然后对设备进行了高压介损试验,得到了主绝缘的tanδ-U曲线,并将10kV工频介损与FDS测试结果进行了对比,验证了两者的一致性。从试验结果可知:绝缘严重老化或受潮均使得固体绝缘中水分含量增加、低频段的介质损耗升高;老化严重时,低频段的复电容实部随频率降低而增大,绝缘受潮时复电容实部基本不随频率变化;绝缘老化设备在tanδ-U曲线上呈现开口形状,绝缘受潮设备的tanδ基本不随电压U变化,为两者的区分提供了新途径。FDS作为一种估计纸中水分和油电导率的可靠工具,结合高压介质损耗试验有利于对高压TA绝缘进行更有效、准确的诊断。     

载流条件下环氧胶浸纸套管温度分布及绝缘特性

为研究环氧胶浸纸套管内部温度分布及对应的绝缘性能，构建了套管温升与绝缘性能同步测试回路，获得了不同电流下套管芯体温度分布及热点温度对套管绝缘性能的影响规律。结果表明：载流条件下套管油端芯体最大直径处存在由于热量累积导致的局部热点；在与套管绝缘材料接触的热点温度<100℃时，绝缘介质中松弛极化损耗现象明显，tanδ随频率变化曲线存在损耗“峰”和“谷”，曲线随着温度增加向高频方向平移，当热点温度>120℃时，绝缘介质中电导损耗作用突出，tanδ随频率变化曲线在对数坐标系中呈直线下降趋势；热点温度>140℃将损坏套管内部绝缘，恢复常温后tanδ和电容量急剧增加，绝缘电阻大幅下降；当热点温度>200℃时，套管内部将产生大量气体，芯体开裂，tanδ突增而电容量突降。该研究可为套管优化设计、试验及运行状态评估提供参考。     

XLPE电缆水树枝老化的介损检测方法分析及试验研究

介绍了介损正切(tanδ)与交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘水树枝老化的关联性,分析了工频电压下电桥法、0.1 Hz超低频电压下、串联谐振条件下现场测量XLPE电缆tanδ的适用性及优缺点。对比发现,0.1 Hz超低频电压下测量tanδ的方法得到广泛研究和认同,但超低频时tanδ值不能表征XLPE电缆工频电压下的绝缘状况;工频电压下用电桥测量tanδ能够反映XLPE电缆真实绝缘状况,电桥容量较小限制了该方法使用范围;串联谐振装置测量tanδ能基本反映XLPE电缆真实绝缘状况,配套设备体积大制约了其应用。给出用工频介损测试仪测量tanδ的结果,初步表明在配电电压下、长度较短时用电桥法测量tanδ,发现XLPE电缆绝缘内部存在严重水树枝老化缺陷。     

高压套管介质损耗及电容现场测量值分布特性

研究套管介质损耗及电容量增量测试值分布特性有利于从宏观上掌握运行高压套管绝缘健康水平。文中基于大量现场数据样本,综合采用直方图法和非参数检验法,获得了不同电压等级、不同环境温度、不同环境湿度、不同生产厂家、不同运行时间等多个维度下的运行高压套管tanδ值及电容量增量的正态分布曲线。结果表明:对早期工艺水平及运行时间越长的套管,其测试值正态分布曲线均值、标准偏差越大;不同环境湿度下运行高压套管tanδ及电容量增量的正态分布曲线差异与湿度范围有关,当环境湿度高于80%时差异性才较为明显;不同环境温度下运行高压套管tanδ及电容量增量的正态分布曲线差异相对较小。运行高压套管tanδ及电容量增量允许值的规定应考虑制造工艺水平和不同地区之间的差异性。提出该地区110、220、500 k V电压等级运行高压套管tanδ允许值可分别调整为0.8%、0.7%、0.6%,且超过0.5%时应缩短周期或采用高电压介损测试等其他方法进行跟踪。电容量变化允许值可调整为±3%,且超过±2%时应查明原因。     

采用频域介电谱法的高压干式套管屏间局部绝缘劣化诊断

干式套管作为变压器的重要组成部分,屏间局部绝缘劣化时有发生,严重威胁变电站的安全运行。为进一步研究干式套管屏间局部绝缘劣化的现象,构建了实验模型,通过并联电阻的方式模拟了屏间局部绝缘劣化的现象,并基于频域介电谱(frequency-domain dielectric spectroscopy,FDS)对其在室温下进行了相应的诊断。结果表明,随着屏间局部绝缘劣化的发展,套管电容和介质损耗因素的频响曲线存在明显的过渡过程,在绝缘劣化发生的早期,工频检测方法有效性较低,而FDS的有效性则较高,且测量频率越低,对屏间局部绝缘劣化早期缺陷的检出效果越好。此外针对tanδ-f曲线中出现的快速下降段,修正了CIGRE套管模型,计算结果与实验结果一致性较好。     

不均匀受潮油纸绝缘套管频域介电谱仿真研究

电容型高压套管作为变电站内极为重要的电力设备之一,其绝缘状态对于电力系统的安全稳定运行至关重要。套管在生产和运行过程中,可能因干燥、浸渍不充分或外部水分入侵而导致受潮,对其绝缘的可靠性带来威胁。由于套管电容芯子绝缘结构的特殊性,水分在其中通常是非均匀分布的,尤其是在外界水分侵入的情况下。本文建立了油纸绝缘双单元叠层和110kV电容型套管数值仿真模型,对其在不均匀受潮状态下的频域介电谱特性进行仿真研究。结果表明：不均匀受潮时,tanδ-f曲线呈现出明显的介质损耗峰,水分分布不均匀程度增大,损耗峰对应的频率随之增大;频域介电谱对套管厚度和末屏局部的含水量变化表现敏感,而基本不受套管轴向不均匀受潮的影响。     

中压固体绝缘环氧树脂APG制造新工艺

介绍了中压固体绝缘环氧树脂APG制造新工艺。对固封极柱机械与电磁场结构、APG工艺的材料选型和固封极柱制造工艺等方面进行了优化,解决了易产生气泡和表面污秽、不环保等难题。该新工艺产品得到了实际工程试验与挂网运行验证,具有可行性。     

几种复合绝缘材料长期浸水的电气物理特性

探讨了水对硅橡胶和环氧树脂的憎水性、相对重量、tanδ以及εr的影响。为加速老化过程 ,试品浸入 5 0℃蒸馏水中的试验结果表明 ,长期浸水使憎水性逐渐变差 ,而tanδ和 εr的突然增大则表明绝缘性能丧失