直流叠加交流电压下交联聚乙烯中电树枝特性研究

电树枝在直流电压和交流电压下具有明显不同的引发和生长特性。为了研究直流电缆系统中直流成分和交流成分对电树枝特性的影响,该文研究了直流叠加交流电压情况下电树枝的引发和生长特性。研究结果表明,交流分量的引入极大地降低了电树枝的引发电压,并使得电树枝的生长速度较单纯直流电压下大大增加。直流叠加交流复合电压下电树枝的引发主要受交流分量的影响,而直流电压对其影响较小。负极性直流偏置电压下,电树枝主要为双结构的松枝状树枝,生长速度较慢,且直流电压的增大并未对其生长速度造成明显影响;而正极性偏置电压下,电树枝分支较少,生长速度较快,生长速度随着电压的增大而迅速增加。实验结果表明直流电缆系统中若存在较大的交流分量,将对直流电缆系统的绝缘安全构成较大威胁。     

磁场环境下室温硫化硅橡胶电树枝生长特性

大电流产生强磁场,从而使电树枝生长过程中承受较大的电磁力。随着电力电缆载流量的不断增加,研究磁场环境下室温硫化(RTV)硅橡胶电树枝生长特性具有重要的理论意义和实用价值。为此,选用自制RTV硅橡胶试样,采用脉冲电源和交流电源对试样加压,分别模拟了试样在脉冲电场、交流电场与磁场的耦合场下的电树枝生长状况,研究了不同电压和磁场条件下的电树枝生长特性。结果表明:随着磁通密度的升高,在脉冲电压和交流电压下电树枝的起始电压会降低;脉冲电压下,电树枝长度会由于外界高磁场的存在而明显增加;交流电压下,磁通密度的升高会使电树枝类型发生变化,当磁通密度为400 m T时,所有电树枝呈丛林状,电树枝生长速度明显降低,400 m T时电树枝分形维数明显高于0 m T时的对应值。该研究结果为进一步研究磁场条件下硅橡胶中电树枝生长机理提供了参考。     

EAA改性XLPE中空间电荷和电树、水树的关系

以不同含量的EAA（乙烯－丙烯酸共聚物）改性XLPE（交联聚乙烯）,用电声脉冲法测量了样品中的空间电荷分布。探讨了试样中空间电荷分布与EAA含量的关系,找到了抑制空间电荷的最佳含量。同时测出了在直流预压电压下短路电树枝的起始电压。对交流电压下抑制水树枝的产生和成长了做了研究。试验发现：当试样中含EAA为1．0％wt时,聚乙烯的直流预压短路树枝的起始电压得到提高;交流电压下树枝的出现概率和水树枝长度都减小。     

预加直流电压对绝缘纸板放电过程的影响特性

为研究预加直流电压对油纸绝缘局部放电过程的影响特性,采用球-板电极模拟油纸绝缘系统中的稍不均匀电场,仿真计算出预加直流电压下球-板电极油纸绝缘系统的电势和场强分布,用脉冲电声法测试绝缘纸板去极化过程空间电荷时空变化特性与界面空间电荷衰减速率,并对试样进行交流局部放电试验,研究预加直流电压与局部放电起始电压之间的定量关系。结果表明:预加直流电压会在绝缘纸板界面产生残留空间电荷,升压过程中使局部放电起始电压和绝缘临界击穿电压均下降;降压过程中局部放电特性不受预加直流电压的影响,且局部放电熄灭电压与预加电压大小无关;随着预加直流电压的提高,每升高相同幅值的预加直流电压,交流局部放电起始电压降低的幅值有所减小。     

直流叠加高频谐波下交联聚乙烯的电树枝引发特性研究

复合电压中交流谐波分量的引入给直流电缆的安全带来了严重隐患,在实际直流系统中谐波频率可达千赫兹。为研究复合电压中高频谐波对电树枝引发特性的影响,在0.5～3 kHz交流谐波频率范围内正、负极性偏置电压下对XLPE材料进行了电树枝引发实验。结果表明:负极性直流偏置电压下电树枝比正极性直流偏置电压下更易引发,并且负极性直流偏置电压下电树枝的扩展系数更大。正极性下电树枝形态为枝状,分支较少,存在一条明显主干树枝,通道颜色较浅,电树枝长度增长较快;而负极性下电树枝形态为松枝状,有较多分支,通道颜色较深,电树枝长度增长缓慢。交流谐波电压频率或幅值的增加均会促进电树枝的产生和生长,因此直流系统中的高频谐波分量会对直流电缆绝缘系统构成潜在威胁,直流电缆在运行过程中应避免高频谐波的存在。     

直流电压下GIS内部缺陷检测

在传统脉冲电流法的基础上,设计了直流电压下脉冲电流检测系统。通过施加直流电压和交流电压,对气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear and controlgear,GIS)内部缺陷的局部放电信号进行检测。直流电压和交流电压下局部放电信号特征对比结果表明,直流电压下局部放电起始电压较交流电压下低,直流检测技术可以高效、准确地检测缺陷局部放电。     

换流变压器油纸绝缘复合电场击穿特性及其试验方法

为了查明换流变压器油纸绝缘在交流叠加直流电场下的击穿特性,利用交流、直流及交流叠加直流等复合电场,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘进行了击穿试验研究。结果表明：油隙的击穿场强几乎不随交流电压分量变化;浸油纸板击穿场强随交流电压分量增加迅速下降;受浸油纸板击穿特性影响,油纸复合绝缘击穿场强随交流电压分量减小明显提高。说明油隙的击穿场强与交流电压分量基本无关,但浸油纸板的击穿场强受交流电压分量影响严重。依据试验结果,进一步对换流变压器交流和直流电压试验项目的有效性进行了讨论。经分析发现换流变压器主绝缘的油隙与浸油纸板在运行电压下出现的最高电压仍为交流叠加直流电压。交流和直流电压试验的电压幅值能够满足要求,但电压波形与承受的运行电压相差较大。认为交流电压试验考核油隙绝缘介电强度是有效的,而直流电压试验考核浸油纸板绝缘介电强度并不充分。     

乙烯-丙烯酸共聚物改性聚乙烯的空间电荷对电树和水树的影响

通过添加不同含量的乙烯 -丙烯酸共聚物 (EAA)改善了聚乙烯 (PE)的电气性能。用电声脉冲法测量了样品中的空间电荷分布。测出了在直流预压电压下的短路电树枝的起始电压。对交流电压下抑制水树枝的产生和成长也做了研究。试验发现 ,不同EAA含量的试样中空间电荷的累积、短路 50 %电树枝的起始电压以及水树枝的形成有一定关系。空间电荷的测量可作为衡量改善试样耐电树枝和水树枝能力的手段     

低气压下长间隙交直流放电特性研究

为研究低气压下交、直流长间隙放电特性,利用自主研制的低气压放电腔体对0.5~60 kPa气压范围内200~600 mm棒-板间隙进行交流、正极性直流和负极性直流放电实验,得到不同电压形式下的击穿电压U与气压P的关系曲线,并对曲线特征及其产生原因进行分析。研究结果表明:交流、正极性直流以及负极性直流电压下的U-P曲线差异显著,在2~4 kPa范围内直流电压下的极性效应发生反转,随气压升高直流击穿电压幅值由U_(DC(-))U_(DC(+))变为U_(DC(+))U_(DC(-)),P≤2 kPa时负极性直流电压下板电极表面形成的电离层是造成极性效应反转的原因;由于特定气压范围内交流电压下击穿前重复发展的局部流注放电对空间电荷密度影响显著,U_(AC)-P曲线存在饱和区。研究结果可为低气压下长空气间隙放电特性研究提供参考。     

国内文摘与专利

正直流电压下XLPE电缆绝缘中电树枝的生长特性研究/刘英;曹晓珑/西安交通大学学报,2014(4)为了研究XLPE电缆绝缘材料中直流电树枝的生长规律、形态特征及通道特性,利用树枝化试验及显微观察系统,结果显示,电树枝由细单枝逐渐发展为稀疏丛状结构,树枝通道为非导电型;电树枝生长缓慢,生长速率不超过1.0μm/min;树枝长度主要取决于加压周期数及直流电压幅值,电压持续时间在高压下影响增大;针极意外接地情况下,电树枝将瞬间引发或快速生长。     

重复脉冲电压频率对环氧树脂电树枝引发特性的影响

在不同幅值和频率的重复脉冲电压下,研究了环氧树脂电树枝的引发特性,并与相同幅值和频率的正弦电压下的电树枝引发特性进行对比。结果表明:当电压幅值和频率相同时,重复脉冲电压下电树枝的引发概率和生长长度约为正弦电压下的3倍,正弦电压多引发单枝电树枝,而重复脉冲电压下电树枝引发速度更快且为多枝形态。当重复脉冲电压幅值或者频率升高时,电树枝更易生长,电树枝主干变粗。与相同频率和幅值的正弦电压下相比,重复脉冲电压下电树枝引发受直流电压平稳过程和上升、下降时间处极性翻转的共同作用,直流电压平稳过程会注入更多高能电荷,极性翻转过程中电荷脱陷更快,分子链更易断裂,导致重复脉冲电压对绝缘的损伤比正弦电压更为严重。     

不同含水量油纸绝缘的交直流空间电荷特性研究

换流变压器在正常运行过程中,水分会导致油纸绝缘电气性能下降并加速其老化,导致寿命下降和绝缘击穿。为研究水分对油纸绝缘交直流复合电压下空间电荷特性与击穿特性的影响,制备不同含水量的油纸绝缘试样,利用交直流复合电压下空间电荷测量系统,得到了交流、直流及交直流复合电压形式下水分含量对油纸绝缘空间电荷特性的影响规律,同时研究了不同水分含量试样在不同电压类型下的击穿特性。结果表明：交直流复合电压下油纸绝缘中的电场畸变率大于直流和交流电压下的电场畸变率;随着直流分量的增加,较高含水量试样的电气强度增加幅度明显低于较低含水量试样,低含水量试样的电气强度受直流电压分量影响而高于高含水量试样。     

电压稳定剂对电缆附件三元乙丙橡胶本体与绝缘界面耐电性能影响EI北大核心CSCD

三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)增强绝缘作为高压电缆附件中的关键部件,其电树枝化和绝缘界面沿面放电问题严重。为改善EPDM本体和绝缘界面的耐电性能,采用4种电压稳定剂对EPDM进行改性,系统地研究电压稳定剂对EPDM交流耐电树枝性能和交、直流击穿强度的影响,探究电压稳定剂的抗迁出性以及电压稳定剂对压力下EPDM直流击穿强度和沿面击穿电压的影响。结果表明,4种电压稳定剂均能提高EPDM的交流电树枝起始电压,并抑制电树枝生长;电压稳定剂对EPDM交流击穿强度改善的作用有限,但均能提高EPDM的直流击穿强度;该文所选电压稳定剂能参与交联反应并接枝在EPDM大分子上,因此具有良好的抗迁出性;随着外施压力的增大,EPDM直流击穿强度先增大、后减小,且高压力下电压稳定剂作用效果有所削弱。沿面击穿实验结果表明,4种电压稳定剂对于EPDM表面击穿电压有提高作用,且对EPDM-交联聚乙烯绝缘界面击穿电压的改善效果更加显著。     

交直流复合电压下变压器油中典型模型的击穿特性研究

本文中研究了交直流复合电压下变压器油中针—板电极模型的击穿特性,结果表明直流击穿电压随预加交流电压的增加呈线性下降,反之,交流击穿电压随预加直流电压的增加也呈线性下降.并且,不同预加电压类型下的击穿场强明显不同.     

乙丙橡胶绝缘的表面击穿与沿面放电特性

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面击穿特性和沿面放电行为,选择板–板电极、棒–环电极和针–板电极3种典型的电极结构来模拟不同电场分布,分别测量并分析了3种电极下外施交流和负极性直流电压时乙丙橡胶的表面击穿电压和击穿痕迹。在外施交流电压下,测量了不同电压下的沿面放电,分析了沿面放电起始和发展过程。试验结果表明:电场分布越均匀,表面击穿电压越大;板–板电极下的起始放电电压与电极间距成正相关性,而棒–环电极和针–板电极下的起始放电与起晕电压相关,其值在1.9~2.4 k V之间;在不同电场分布和放电阶段,发生的放电类型和放电谱图也有所差别,而且在沿面放电前期,放电脉冲幅值较小,约为1.2 V;但是在沿面放电后期,放电比较分散,放电脉冲幅值较大,最高可达43 V。据此可以对沿面放电发展的严重程度进行判断。     

交流与脉冲电压联合作用下环氧树脂表面电荷的动态特性

气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子通常采用环氧树脂浇注而成,在交流和脉冲电压的联合作用下,表面容易产生电荷积聚,进而引起沿面闪络。为了研究交流与脉冲电压联合作用下的环氧树脂表面电荷动态特性,使用针-板电极系统向环氧树脂试样表面注入电荷,然后使用静电电位计测量其表面电位衰减过程。在相同交流电压下,研究叠加不同脉冲幅值、脉冲极性以及脉冲个数对表面电荷动态特性的影响。研究表明,交流电压与负脉冲电压前后叠加作用时,试样的初始表面电位绝对值随着脉冲幅值的增加先减小后增大;交流电压与正脉冲电压前后叠加作用时,试样的初始表面电位随着脉冲幅值的增加由负值变为正值;此外,脉冲个数对初始表面电位和表面电荷的消散速率也会产生很大的影响。     

热老化油浸绝缘纸在脉动直流电压作用下的击穿电压特性及影响因素研究

本研究首先制备了不同老化状态的油浸绝缘纸,在脉动直流电压下测量其击穿电压,并与交流击穿电压和直流击穿电压进行比较.通过测定油浸绝缘纸的聚合度、水分含量、介孔分布和裂缝特征,探讨不同老化状态下击穿电压的可能影响因素.结果表明:交流击穿电压最小,脉动直流击穿电压(脉动系数r=1/5)在油浸绝缘纸失效之前最大.在热老化过程中,击穿电压偶尔波动甚至升高,在直流电压和脉动直流电压下(r=1/5和1/3)的击穿电压随老化时间的变化趋势与交流击穿电压相反.油浸绝缘纸的含水量、吸油能力、纸结构的损伤都是导致击穿电压随老化时间变化的原因,但各因素影响的重要性随老化状态的不同而不同.     

XLPE绝缘电力电缆在交流电压下叠加冲击电压时的绝缘特性

本文讨论ＸＬＰＥ绝缘电缆在交流电压下遭受叠加冲击电压时,树枝起始和击穿电压的特性。树枝起始的试验是在装有针形电极模的实验室样品上进行的;而击穿试验则在电缆实体上进行的。结果表明：产生冲击树枝的场强取决于已施加交流电压场强的数值、冲击电压的极性以及叠加瞬间的交流电压峰值。虽然冲击电压的极性会影响树枝的起始,但是在通常情况下,树枝起始场强是随着已施加交流电压场强的增加而降低。引用空间电荷的作用和所施加冲击电压的影响,对此现象加以论述。已证实只要已施加交流电压场强不超过５００ｋＶ电缆绝缘的工作场强,电缆实体绝缘的冲击强度就不会受已施加交流电压场强的影响。但是与未施加交流电压场强的绝缘相比,在施加冲击电压之前电缆绝缘上已有较高的交流电压场强,则其击穿强度将降低。     

交流与操作冲击叠加电压下SF_6气体中沿面局部放电特性

高压电气设备在遭受过电压侵袭时绝缘将同时承受运行电压与过电压的共同作用,严重威胁设备的运行安全。考虑与实际工程背景相切合,该文设计了一套冲击叠加相位可控的交流与冲击叠加试验系统,对工频交流与标准操作冲击叠加电压下SF_6气体中沿面局部放电特性进行了研究分析。当交流电压分别为试品的90%局部放电起始电压(PDIV)与110%PDIV时,在工频相位0°～360°,以45°为步长叠加峰值为两倍交流PDIV的操作冲击。试验结果表明,冲击叠加相位对交流电压下沿面局部放电特性影响显著。当在工频相位45°～135°之间叠加冲击时,冲击过后交流电压下的局部放电被激发或得到增强,而在其他相位叠加冲击时对交流电压下的局放无明显影响。冲击对交流局放的影响具有明显的极性效应,冲击过后仅交流电压负半周发生明显放电或放电得到增强,而对正半周的局放无激发或促进作用。冲击对交流下局放的影响与交流电压的幅值相关,交流电压幅值越高,在相同相位叠加冲击时所激发的局放幅值与次数越大。     

直流/交流电压下GIS绝缘子表面电荷分布特性

为了研究GIS绝缘子在交流电压和直流作用下的表面电荷分布特性,针对实际220 k V GIS盆式绝缘子研制了高分辨率的表面电荷三维测量装置,可以实现绝缘子表面电荷全径向、全圆周的扫描测量,通过实测获得了直流电压和交流电压作用下GIS绝缘子表面电荷的分布特性。研究结果表明:1)直流电压作用下绝缘子表面电荷积聚呈现明显的极性效应:正极性电压下绝缘子表面主要积聚正极性电荷,负极性电压作用下只积聚负极性电荷;无论绝缘子表面积累电荷的极性如何,其密度随着电压幅值的增大而逐渐增多,并且随电压作用时间的增加逐渐增长并趋于饱和。2)在交流电压作用下绝缘子也存在表面电荷积聚的现象,但电荷密度明显小于直流电压作用下的电荷密度;随着电压幅值的增加,电荷密度先升高再减小并趋于稳定。因此,由表面电荷引起的实际设备中的绝缘问题需引起足够重视,该文所得到的直流/交流电压下GIS绝缘子表面电荷分布特性,可为GIS/GIL设备绝缘子的设计优化提供参考。