10kV配电变压器雷电防护的研究

配电变压器绝缘水平较低,易遭受雷电侵害,其安全性对配电系统稳定可靠运行具有十分重要的意义。基于散射参数测量法,测量并进行数据处理获得配变的阻抗幅频特性,根据谐振理论构建了宽频数学模型并引入数学算法对模型参数进行优化。通过调研某地区10kV配电线路实际运行中配电变压器的雷击损坏情况,发现了配电变压器中性点绝缘较为薄弱,现有雷电防护措施不能对其进行有效的保护这一问题。利用已建模型,通过在ATP-EMTP中对这一问题进行理论分析与仿真计算,提出了在配电变压器高压侧中性点加装避雷器,降低配电变压器接地电阻以及加装电抗器及电缆3种改进的雷电防护措施,并在ATP-EMTP中对改进措施进行仿真验证,证明了所提方法的有效性。     

基于图像特征提取与BP神经网络的绝缘子憎水性识别方法

为了方便、快捷、准确地识别运行中绝缘子表面的憎水性等级,提出了基于图像特征提取与BP神经网络的绝缘子憎水性识别方法。首先,利用同态滤波和直方图均衡对憎水性图像进行增强预处理,然后利用改进的Canny算子提取了图像中水珠(或水迹)的边缘,并利用数学形态学对其进行修正得到最终的分割图像;提取图像中与憎水性相关的4个特征量,最后建立了基于BP神经网络的憎水性识别模型,并对测试样本的憎水性等级进行了识别。实验结果表明,该方法克服了人为因素的影响,能够有效识别绝缘子7种典型憎水性等级,总识别率达90%,为在线检测绝缘子憎水性提供一种新的有效方法。     

采用图像分析与神经网络识别绝缘子憎水性

为了快捷准确的识别复合绝缘子的憎水性等级,提出了基于图像分析与神经网络的绝缘子憎水性识别方法.试验获取各个憎水性等级的绝缘子图像,对图像进行直方图均衡增强、自适应中值滤波处理后,利用二维Otsu阈值法对图像进行分割;然后,提取4个与绝缘子憎水性相关的4个特征量,以这4个特征量作为输入向量,以相应的憎水性等级作为输出向量,通过训练得到优化的BP(back propagation)神经网络识别模型,并用于绝缘子憎水性等级的识别.试验结果表明该方法能够准确识别绝缘子的憎水性等级,总识别率超过了90％,准确度达到了实际应用的要求,为在线检测绝缘子憎水性奠定了基础.     

雾霾天气对复合绝缘子运行性能的影响

为探究雾霾天气对电力设备外绝缘的危害,以现场运行的复合绝缘子进行试验研究。雾霾对复合绝缘子的影响主要体现在2个方面:一是导致复合绝缘子表面积污量的增加;二是其产生的湿沉降会增加绝缘子的泄漏电流、降低闪络电压。利用河北省石家庄地区的雾霾天气进行了360 h的自然积污试验,分别在不同的雾霾脏污程度下试验3次,研究污秽度和泄漏电流与雾霾的脏污程度及作用时间之间的关系。试验结果表明:雾霾天气的发生会在短时间内增加绝缘子表面的污秽度,在数十小时内可以使绝缘子表面的等值盐密增加0.01?0.04 mg/cm2、灰密值增加0.05?0.2 mg/cm2;空气质量指数不同,试品表面污秽度增加情况也不同;雾霾日数的增加是影响复合绝缘子表面污秽度的重要因素;雾霾产生的湿沉降会增加复合绝缘子的泄漏电流。短期内雾霾天气不会导致复合绝缘子发生污闪故障,但随着雾霾作用时间的延长和环境污染的加剧,污闪的可能性是存在的。     

基于电导电流测试的硅橡胶复合绝缘子伞群材料老化特性分析

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律,并利用傅里叶红外光谱技术分析了相关基团的变化情况。试验表明,绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大且内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。利用电老化阈值评估伞群试样的老化状态与傅里叶红外光谱分析结果具有高度的一致性,表明通过硅橡胶伞群材料的电导电流测试得到的电老化阈值,可以反映复合绝缘子伞群材料的老化特性。     

微粒陷阱对直流稍不均匀场中球状自由导电微粒运动的影响规律

针对气体绝缘系统(GIS)中自由导电微粒无害化研究问题,明确微粒陷阱对直流稍不均匀场中导电微粒运动的影响规律可指导后续微粒陷阱的设置。为此,建立了球状导电微粒在直流稍不均匀场中的运动方程,获得了导电微粒的运动轨迹,并将其分为水平滚动、起跳与反弹3个阶段;仿真分析了微粒陷阱宽度、深度对周围局部场强的影响,表明陷阱宽度是影响陷阱周围电场分布的主要因素;对比研究了在水平滚动和起跳两个阶段设置微粒陷阱对导电微粒的捕获效果,表明在起跳点处设置微粒陷阱可能导致导电微粒提前起跳,在水平滚动阶段设置微粒陷阱对导电微粒的捕获具有明显效果,并给出了水平滚动阶段微粒陷阱设置准则。最后,通过相关实验验证了上述结论的准确性。     

配电变压器雷击建模及雷电防护

配电变压器(简称配变)作为配网的重要组成部分,绝缘水平低,易遭受雷电过电压的侵害,其安全运行对配电网稳定性及可靠性具有十分重要的意义。采用散射参数测量法,测量配变散射参数并经数据处理获得配变的阻抗幅频特性,经电路拟合构建了适用于雷击情况的配变宽频模型,并经基于模拟退火法的粒子群算法对等效电路参数进行优化,实测结果表明配变实际输出响应与文中宽频模型仿真结果吻合度较高。基于该宽频模型分析了冲击电晕对配变过电压传播的影响以及配变防雷保护措施,结果表明冲击电晕显著减小配变过电压幅值,配变低压侧加装避雷器对其防雷作用明显。     

变频电机用聚酰亚胺薄膜电老化特性研究

为研究变频电机用耐电晕型聚酰亚胺材料耐局部放电老化机理,采用电导电流法分别测量了普通聚酰亚胺薄膜(100HN)和耐电晕型聚酰亚胺薄膜(100CR)电晕老化前、经10kV/mm、20kV/mm电晕强度8h老化后的电老化阈值。结果表明,2种薄膜的电老化阈值随电老化强度的增加而减小,且耐电晕型薄膜的电老化阈值始终高于普通膜的阈值;在2种薄膜的空间电荷限制电流区内,耐电晕型薄膜的电流增长率较大,说明其中含有更多的浅陷阱,测试结果与其170°C下退极化电流测试结果一致。这些浅陷阱有效调节了聚酰亚胺薄膜中电场的分布,改善其耐电晕性能。     

用加Hanning窗插值高阶正弦拟合法测介损角

电力系统频率偏离50Hz时常规的傅立叶变换用于频谱分析时易产生频谱泄漏和栅栏效应,使介损角计算产生误差。高阶正弦拟合法以信号的基波频率、谐波幅值和相角作为变量对信号进行拟合,该法能有效减轻谐波存在和频率波动的影响,精确测量电气设备的介损角。高阶正弦拟合法的关键是最小二乘的计算,通常使用傅立叶变换结果作为最小二乘法的初始值,当频率偏离50Hz较多时,傅立叶变换结果与谐波分析的真实值相差较大,将其作为初值的最小二乘计算量大,影响了高阶正弦拟合法的实时性。加Hanning窗插值谐波分析法通过加窗和插值能有效减轻频率偏离50Hz时的频谱泄漏和栅栏效应,且有快速算法较之傅立叶变换增加的计算量很少。为提高高阶正弦拟合法计算介损角时的实时性,将加Hanning窗插值谐波分析法的结果作为高阶正弦拟合法的初始值,所得初始值与精确值的差值减少,最小二乘法的迭代次数从2次减到1次,容性设备仿真信号的计算时间从约0.82ms减到约0.45ms,结果表明所提出的方法能有效减少介损角的计算时间,提高介损角测量的实时性。     

憎水涂层对铝单丝表面覆冰性能的影响

为研究憎水性涂层对铝单丝表面覆冰性能的影响,在低温过冷水条件下,利用实验室导线覆冰模拟系统试验研究了不同憎水性铝单丝表面覆冰的形成过程.研究发现:用普通憎水涂层涂覆铝单丝虽不能抑制表面覆冰的形成和增长,但可以延缓表面覆冰层的形成时间;硬脂酸涂覆制备的超憎水铝单丝表面可以有效抑制表面覆冰的形成和增长.分析表明:普通憎水性表面可以抑制表面附着水滴的湿润和扩散,但表面附着水滴与涂层间的作用力较大,水滴滑行角较大,水滴小易滑落表面:硬脂酸涂覆制备的超憎水铝单丝表面具有特殊的微纳米结构和较小的水滴滑行角,不利于水滴的粘附和冻结.