油纸绝缘直流极性反转试验及局部放电测量

对油纸绝缘缺陷模型在极性反转过程中局部放电特征图谱以及空间电荷特性进行了研究,实现了对油纸绝缘极性反转过程中局部放电信号和空间电荷的测量。     

Effects of temperature on creepage discharge characteristics in oil-impregnated pressboard insulation under combined AC–DC voltage

Due to the complexity of the valve side winding voltage of the converter transformer, the insulation characteristics of the oil-impregnated pressboard (OIP) of the converter transformer are different from those of the traditional AC transformer. The study on effect of temperature on the creeping discharge characteristics of OIP under combined AC–DC voltage is seriously inadequate. Therefore, this paper investigates the characteristics of OIP creepage discharge under combined AC–DC voltage and discusses the influence of temperature on creepage discharge characteristics under different temperatures from 70°C to 110 °C. The experimental results show that the partial discharge inception voltage and flashover voltage decrease with increasing temperature. The times of low amplitude discharge (LAD) decrease and amplitude of LAD increases. Simultaneously, the times of high amplitude discharge (HAD) gradually increase at each stage of creepage discharge with higher temperature. The analysis indicates that the charge carriers easily accumulate and quickly migrate directional movement along the electric field ahead of discharging. The residual charge carriers are more easily dissipated after discharging. The ‘hump’ region of LAD moves to the direction of higher discharge magnitude. The interval time between two continuous discharges is shortened obviously. The concentration of HAD accelerates the development of OIP insulation creepage discharge. The temperature had an accelerating effect on the development of discharge in the OIP under applying voltage.     

聚乙烯载流子迁移率与空间电荷包形成机理

空间电荷包现象是电介质绝缘材料即将发生击穿破坏的重要标志。现有理论分析与仿真结果表明,电介质中载流子迁移率与场强的非线性关系是电荷包形成的重要条件。然而,此非线性关系的物理机制尚不清楚。为此,针对迁移率与场强的非线性关系展开研究,旨在解释聚乙烯材料中空间电荷包的形成机理。基于聚乙烯材料的定域态密度分布函数,利用以跳跃电导方式运动的电子性载流子迁移率公式,计算得到并分析了不同场强、最深陷阱中心能级与陷阱浓度等条件下的迁移率-载流子浓度关系。在迁移率的计算中,采用数值方法计算了Fermi能级,相对于解析近似方法具有更高的精度。迁移率的计算结果印证了陷阱填充效应的存在:随着陷阱不断被填充,新注入的载流子将受陷于较浅的陷阱,从而导致载流子的平均迁移率有较大提高。基于这种陷阱对载流子迁移率的调制作用,通过定性分析得出结论:电荷包运动方向后方的载流子对陷阱的填充效应可以使电荷包前后沿载流子的速度基本一致,从而为空间电荷包的形成和维持提供了一种可能的解释。     

基于局部放电相位图谱和油中溶解气体信息融合的油纸绝缘缺陷识别方法

基于单一检测手段的变压器故障诊断方法难以对油纸绝缘的同一类型缺陷进行细化识别，无法满足深远海风电快速发展背景下电力系统对设备运行可靠性的要求。因此，本文提出了一种基于局部放电相位（PRPD）图谱和油中溶解气体分析（DGA）信息融合的油纸绝缘缺陷识别方法，设计并制作了6种电极模型，模拟变压器中不同电场不均匀系数的沿面放电典型缺陷，并采集其PRPD及DGA数据；分别采用卷积神经网络（CNN）和反向传播神经网络（BPNN）对6类缺陷的PRPD图谱和DGA特征向量进行模式识别；提出基于D-S证据理论的CNN-BPNN信息融合模型，实现基于PRPD图谱与DGA数据的联合诊断。结果表明：基于D-S证据理论的CNN-BPNN模型可有效纠正单一判据模型的错误输出，并降低分类结果的不确定度，当PRPD图谱输入维度为8×8、16×16、32×32时，融入DGA特征向量的模型识别准确率分别为93.21%、97.53%、99.17%，较PRPD图谱单一判据模型的识别准确率分别提升了4.81%、2.78%、0.84%，该模型可有效融合局部放电的电气物理信息和化学产物信息，既提高了缺陷识别准确率，又增强了输出结果...     

二维微米片复合材料取向调控电树枝生长特性的仿真研究

为得到二维微米片取向角度对复合电介质中电树枝生长特性的影响规律,基于分形介质的WZ模型,研究了不同微米片取向角度、生长概率指数、放电阈值电压下,电树枝的生长和分形维数特性。分析了二维微米片取向角度变化引起电场强度变化的原因,并解释了微米片对电树枝生长的影响机制。结果表明：当微米片沿垂直于电场方向取向时,电树枝的分形维数...     

不同发展阶段油纸绝缘直流局部放电信号的时频特性

目前针对换流变压器油纸绝缘直流局部放电特性的研究成果较少,且缺乏相关研究标准及理论依据。为此,在80℃环境温度下,对典型油纸复合绝缘缺陷模型在直流电应力作用200 h内的长期局部放电单一脉冲信号的时域、频域信号变化规律进行了分析,统计了直流局部放电信号不同发展阶段的等效时频特征;并采用扫描电镜观察绝缘纸板表面形貌特征,利用原子力显微镜观测绝缘纸板表面粗糙度的变化规律;采用ANSYS电场仿真法研究了绝缘纸板表面最大电场强度与其表面最大偏差的关系,并率先在国内外建立起两者之间的定量函数。试验结果表明,随着加压时间的增加,单一放电脉冲的上升时间逐渐增大,从几ns增大至数μs;放电脉冲电流值也随之增大,由数百mA增大至数A。随着老化时间的延长,绝缘纸板表面纤维素分子逐渐断裂,使得纸板表面逐渐电蚀碳化,其粗糙度也相应逐渐增大,进而对绝缘纸板造成严重损伤。此外,纸板粗糙度的增大会引起电场畸变,更易诱发局部放电。     

直流电压作用下油纸绝缘局部放电发展不同阶段的理化特性

换流变压器阀侧绕组同时承受交流、直流电压作用,其内部油纸复合绝缘局部放电性故障与以往交流电力变压器存在较大差别,而相关研究明显不足。为研究油纸绝缘直流局部放电发展过程与绝缘材料理化特性变化规律之间的关系,对典型油纸绝缘缺陷模型在80℃环境中进行了200 h直流耐压试验,考察油纸绝缘直流局部放电发展不同阶段统计特征谱图变化规律,并利用高速摄像装置对油纸绝缘针板电极模型的局部放电发生、发展及击穿的动态过程进行观测。同时,为揭示直流局部放电对油纸绝缘的破坏作用,分别通过X射线能量色散谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)研究直流局部放电相应阶段油纸绝缘的理化特征变化规律。试验结果表明:根据油纸绝缘直流局部放电脉冲的统计特征谱图,将其发展过程划分为5个阶段,此过程中伴随着绝缘纸板表面纤维氧元素的增加和羰基含量、油中酸值增加的过程,说明直流电应力对绝缘纸板的破坏作用主要表现在使绝缘纸板表面纤维素分子发生氧化反应,导致绝缘纸板的绝缘性能的逐渐下降,反之,绝缘材料在直流电应力作用下发生损伤,会促进直流局部放电的发生程度加剧。     

绝缘子安装结构对污闪电压的影响

由于对绝缘子污闪特性的研究主要是针对单串绝缘子,而对于多串并联、V形串等特殊安装形式绝缘子的污闪电压特性研究得并不多.文章结合线路运行中绝缘子污闪故障的特点,对单串、双串并行和V形串绝缘子的污闪电压特性进行了试验研究.通过两种普通型绝缘子(XP-70和XLP-160)得到了不同安装结构对绝缘子污闪电压的影响规律.研究结果可为输电线路绝缘设计借鉴.     

环氧浸渍纸复合材料与环氧树脂固化特性差异性研究

为研究皱纹纸对环氧树脂固化特性的影响,采用差示扫描量热法(DSC)分析了环氧树脂与环氧浸渍纸体系的固化过程.利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Malek法计算得到了固化反应动力学模型参数.结果表明:环氧树脂与环氧浸渍纸体系的固化反应均符合自催化动力学模型.皱纹纸内部的羟基对环氧树脂的固化有促进作用,致使固化反应活化能降低,但皱纹纸的束缚作用导致频率因子和反应级数降低,使得环氧浸渍纸的固化速率低于环氧树脂的固化速率.相同温度下,环氧浸渍纸固化需要更长时间.     

基于脉冲电流法的低频与工频电压下 油中电晕放电特性对比研究

对于电容量较大设备的局部放电试验,采用低频电压代替工频电压可有效降低对试验电源的容量需求。低频电压下试验结果的有效性需要考核,为探究电压频率对绝缘油中电晕放电特性的影响,基于脉冲电流法开展了工频50 Hz到低频5 Hz下油中尖板电极的放电试验。研究结果表明,油中电晕放电的一些基本特性在低频电压下未改变,即正半周放电量明显大于负半周,放电分布在电压峰值附近,呈尖峰状。差异性主要是低频下尖峰特点趋于模糊;随着频率的下降,起始电压稍有上升;正、负半周放电停止相位提前,最大放电量、平均放电量与脉冲重复率整体呈下降趋势;各频率下放电相位分布图谱(PRPD)与统计图谱(qmean-φ、qmax-φ、n-φ与n-q)整体形状一致,但分布范围不同;统计图谱的部分分布特征参数有明显变化。试验结果可作为低频电压下局部放电模式识别的参考。与传统只用50 Hz电压进行试验对比,放电统计量随频率的变化趋势也提供了有关绝缘缺陷的更多信息。