直流高压下阀头绝缘材料电荷特性试验研究

基于平行平板电极,对直流高压下充氧阀头绝缘材料表面电位进行测量,研究了不同试验条件(电压作用时间、电压幅值、电压极性)对阀头绝缘材料表面电位的影响,并对比不同材质阀头绝缘材料电荷积累特性,为特殊环境下绝缘材料的选取和优化、高压环境下绝缘材料表面电场的建模和计算提供了参考。     

液氮中绝缘体表面形状对沿面闪络电压的影响

液氮环境下绝缘材料沿面闪络特性的研究是低温高压绝缘技术的重要内容,为得出有效增大爬电距离的方法,研究了液氮环境下绝缘材料的不同表面形状对沿面闪络电压的影响。通过实验测量了爬电距离均为10 mm的不同直径的圆柱形试品、不同斜面倾角的圆台形试品和折线形侧面试品在液氮中的沿面冲击闪络电压,并对试品的电场进行了仿真。实验结果表明:液氮环境中,圆柱型绝缘体直径增加,沿面闪络电压略有下降;不同形状的绝缘体沿面闪络电压有较大差异,其原因是表面形状改变了电场分布,三结合点处场强愈小,绝缘表面电位梯度愈均匀,沿面闪络电压愈高。     

环氧复合绝缘材料表面处理方法对高气压下闪络特性的影响

分别采用放电等离子体、离子注入、表面直接氟化的方法对环氧复合绝缘样品进行处理。研究不同处理方法对绝缘材料表面状况及高气压c-C_4F_8/N_2混合气体中的负直流高压下闪络特性的影响。实验结果显示等离子体和离子注入方法对绝缘样品表面改性无法提高样品在高气压c-C_4F_8/N_2混合气体中的沿面闪络电压,并且放电会直接破坏表面结构,导致绝缘失效;采用表面直接氟化处理的环氧绝缘样品,闪络电压有所提高。测量表明,表面氟化引起环氧复合绝缘材料表面电位降低,电位衰减加快,表面陷阱能级下降,陷阱密度随氟化时间加长而增加。通过研究认为,目前放电等离子体和离子注入方法处理绝缘材料表面,在技术上还需要完善。表面直接氟化处理环氧材料表面可以提高其在高气压下闪络特性,但是耐受放电次数的减少将制约它的应用。     

直流电压下SF_6中环氧复合绝缘的表面电荷积聚与衰减特性

为了研究直流电压下聚合物绝缘材料表面电荷的积聚和衰减特性,选择环氧复合绝缘材料为实验试品,采用对称平面压接电极,施加不同幅值的直流电压,利用静电探头测量了大气压SF_6气体中不同充电时间下绝缘材料的表面电位分布。实验结果表明:在直流电压作用下,环氧复合绝缘表面会发生同极性电荷积聚,电极中心线上表面电位呈钟形分布,表面电位的峰值和半峰值宽度随电压幅值增加不断增加。在相同幅值电压下,低幅值时(10 kV),正极性下表面电荷密度较负极性下高;高幅值时(10 kV),负极性下表面电荷密度较正极性下高。随充电时间增加,电极中心线表面电位仍然呈钟形分布,和外施电压同极性的表面电荷密度较高且分布较为集中。表面电位的衰减分为两个阶段,符合双指数函数规律,初期衰减快,后期衰减慢,正电荷衰减速度大于负电荷,电压幅值越高,起始电位衰减越快,衰减完全所需要的时间越长。结合实验结果,分析认为表面电荷主要通过表面电导衰减。     

35kV SVC装置TSC型晶闸管阀高压试验局放问题的分析与处理

晶闸管阀作为SVC装置中的核心部件,根据相关IEC标准和电力行业标准规定,在出厂前必须进行一系列的高压绝缘试验,来验证其耐受电压能力和局部放电的起止电压是否满足要求。由于35k V电压等级的晶闸管阀工作电压等级高,结构形式和绝缘材料的多样性,导致晶闸管阀在规定试验电压下局放值超过规定允许值的问题时常发生。如果局部放电问题未能得到有效处理,对产品的运行使用将带来严重的绝缘隐患。针对上述情况,通过研究新型35k V SVC用TSC型晶闸管阀在高压试验中遇到的典型局部放电问题,提出了相应的分析方法和解决方案:通过试验判断局部放电超标部位,理论分析局放起因主要由于电气结构不合理,导致空气间隙小或存在悬浮电位。通过改进电气结构和等电位处理,局部放电值满足试验要求。介绍的方法快速有效,对大功率电力电子器件应用的相关试验有一定的借鉴作用。     

低温温度梯度下环氧玻璃纤维材料表面电荷积聚行为及其对沿面闪络特性的影响

超导能源管道终端由于其特殊的运行环境,终端用绝缘材料在承受高电场的同时,也承受着近百摄氏度的低温温度梯度。为此基于超导电缆终端常用绝缘材料——环氧玻璃纤维材料,研究了低温温度梯度下绝缘材料表面电荷积聚特性及其对沿面闪络特性的影响机制。首先测量了环氧玻璃纤维材料在不同温度以及不同温度梯度下的沿面闪络特性;随后利用仿真软件建立了绝缘材料气-固界面的电荷迁移模型,分析了不同温度以及不同温度梯度对材料表面电荷积聚特性和表面电场分布特性的影响;最后结合试验结果与仿真结果,提出了低温温度梯度对绝缘材料沿面闪络的影响机制。试验结果表明：当温差ΔT=100K时,绝缘材料表面的局部放电起始电压与闪络强度分别为无温度梯度时的74.0%和75.9%。而仿真结果显示,低温温度梯度下绝缘材料表面电荷积聚现象明显,表面最高电场强度可达到不存在温度梯度时的10倍左右。因此,温度梯度下材料表面电荷积聚以及电场的畸变被认为是造成绝缘材料沿面绝缘强度下降的重要原因。该研究有助于理解低温温度梯度下材料表面电荷积聚特性及其对电场分布和闪络电压的影响机制,对低温下绝缘材料的绝缘特性研究以及绝缘优化设计具有重要意义。     

表面电荷对典型聚合物绝缘材料直流闪络电压的影响

积聚在聚合物绝缘材料上的表面电荷是导致电场畸变、诱发沿面闪络的重要原因。研究表面电荷对聚合物绝缘材料沿面闪络电压的影响,对于保障电气设备的绝缘安全具有重要意义。选取聚四氟乙烯、环氧树脂和硅橡胶为试样,通过针–板电极向试样表面注入电荷,采用静电电位计测量表面电荷密度,分析表面电荷积聚、衰减特性。测量有、无表面电荷及电荷衰减过程中不同时刻的直流闪络电压,计算表面电荷对闪络电压的静态和动态影响指数Lindex和Sindex,评估表面电荷对闪络电压的影响。结果表明:充电完成时表面电荷对各材料闪络电压的影响程度为:环氧树脂硅橡胶聚四氟乙烯;表面电荷衰减期间其对各材料闪络电压的影响程度为:硅橡胶环氧树脂聚四氟乙烯。     

关于高压母线绝缘材料的试验及热膨胀问题

1高压母线对绝缘材料的要求 当前,国产高压母线由于采用了绝缘材料,体积可大为缩小。 一般情况下,高压母线对绝缘材料的要求有如下几个方面： （1）绝缘层厚度均匀,相对偏差百分数小于±8%; （2）绝缘材料表面光滑,无划伤拉痕,无气孔和夹杂物; （3）电气性能应满足35 k V及以下各种电压等级的电气绝缘要求,包括耐压、局部放电、绝缘电阻值、介质损耗等;     

低压电器常用塑料耐漏电起痕性能的试验与研究

一、引言暴露在各种污染环境中的绝缘材料由于其表面发生漏电起痕可使电气设备发生故障。当聚合物绝缘材料的表面受到潮气和具有正、负离子污染物的沾染时,在外施电压作用下其表面流过的泄漏电流显著地比干净的表面大得多。该泄漏电流产生热量,蒸发了潮湿污染物,使绝缘材料的表面不均匀干燥,导致绝缘表面上形成局部干燥点和干燥     

换流阀组件冲击电压测量用高压探头的设计与试验

基于静电场的数值计算 ,确定了换流阀组件冲击电压测量用高压探头的外形结构 ;分析了不同形状的屏蔽罩和结构尺寸参数对沿电阻体起始电位分布的影响情况。利用上述优化结果 ,确定了该探头的结构尺寸 ;同时对研制的探头进行了方波响应和冲击电压试验     

高压干式变压器的无机绝缘

高压干式变压器采用了不同绝缘材料的复合结构。无机绝缘材料能有效地达到耐热性,滞燃性和耐电晕性等目的。云母、蛇纹石棉(CHRYRSOTILE ASBESTOS)和无机纤维、斜方角闪石(ANTHOPHYLLITE)从分子结构相比较,它们可用作高压绝缘材料。我们就一种含有斜方角闪石纤维绝缘纸叫做H.V.P的高压绝缘纸,在电性能、起始电晕电压、耐电压寿命等方面进行了评定。     

绝缘材料表面污秽颗粒积聚规律研究北大核心CSCD

绝缘材料表面污秽颗粒积聚规律的不同会引起绝缘材料表面闪络电压的不同,从而对输电线路的安全运行造成影响。为了研究材料表面污秽颗粒积聚规律,文中利用人工气雾室,通过改变电极两端电压及环境相对湿度,对硅橡胶和钢化玻璃两种绝缘片进行人工积污试验,分析了材料类型、环境湿度、施加电压对污秽颗粒积聚速率、颗粒粒径、积污量等的影响。结果表明材料、电场以及环境湿度对表面污秽颗粒积聚均有影响:环境湿度对于绝缘材料表面污秽颗粒积聚效应的影响主要在污秽粒径大小及积污总量上;而电场强度不仅对绝缘材料表面污秽颗粒的粒径大小及积污总量上有影响,而且在污秽颗粒积聚速率上也有影响。同时通过理论分析,发现湿度对材料表面积污的影响主要是由污秽颗粒表面水膜附着程度以及材料亲水性能决定,而电场材料对表面积污的影响主要由材料电荷存储能力、污秽颗粒极化作用和电凝并效应共同决定。     

电晕对换流阀S型冷却水管损伤的仿真与实验分析

针对穗东换流站换流阀S型冷却水管损伤事故,利用有限元三维仿真及结合高压放电试验的方法,基于故障发生部位周围环境结构,包括均压电极、等电位线等,构建了冷却水管及其周围部件的三维模型。首先根据换流变阀侧电压值和12脉波换流电路工作原理确定仿真边界条件,运用COMSOL对所构建三维模型进行电场仿真,获得等电位线和冷却水管距离最近处局部场强值;同时设计了相应的高压放电实验对冷却水管和等电位线在不同距离下的放电情况进行了验证。仿真和实验结果表明:等电位线与冷却水管最近距离处场强值高于其他位置,随着距离增大场强趋于安全稳定值;当场强过大发生电晕时,电晕作用会使PVDF水管达到黏流态,造成不可逆损伤形变。     

高压直流换流变抽头控制策略对换流阀损耗的影响研究

针对贵广直流输电系统工程,分析换流变抽头定电压控制和定触发角控制策略,研究了两种不同模式下换流阀损耗变化规律。根据IEC61803标准和高压直流稳态运行规律,建立了高压直流运行工况参数与换流阀损耗直接数学关系,并给出了两种不同抽头控制模式下运行工况参数与换流阀损耗的工程换算用数学公式,为高压直流换流站电压控制模式选择及换流器单元长期安全稳定运行提供了理论基础与依据。     

10 kV配电房干冰清洗喷嘴的电场特性分析

为分析所设计的10 kV配电房干冰清洗装置在进行带电作业时是否会发生电晕放电或气体击穿的现象,建立了配电房与干冰清洗装置的三维静电场模型,仿真得到不同喷嘴材料、形状以及不同清洗距离下的干冰清洗装置在10 kV配电房中进行清洗作业时的电场和电位分布,分析了喷嘴材料、喷嘴形状、清洗距离对喷嘴表面最大场强和最高电位的影响,并进行了试验验证。由仿真结果可知,在10 kV电压等级下,金属材料直喷嘴、绝缘材料直喷嘴、金属材料直角喷嘴、绝缘材料直角喷嘴四种工况下的最大场强值为0.22 kV/cm,小于气体临界场强值,因此清洗距离d在10～20 cm范围时不会发生电晕放电和气体击穿现象,试验结果与仿真结果一致,为喷嘴形状与材料选择提供了依据。     

直流电压下环氧绝缘材料电气性能对电荷积聚的影响

为研究环氧绝缘材料电荷积聚过程的影响因素,减少材料表面电荷积聚效应,采用高阻计对直流电压下环氧绝缘材料不同时间点的体积电阻率和表面电阻率等关键电气性能进行测量,并采用直流试验装置,借助电容探头法进行直流高压下的表面电荷测量。通过相关理论研究,获得了环氧绝缘材料电阻率随直流电压作用时间的关系,建立了环氧绝缘材料电气性能与电荷积聚的关系,并明确了环氧绝缘材料电气性能的改进措施,对于减少直流电压下,环氧绝缘材料的表面电荷积聚,提高输变电设备直流绝缘子运行可靠性具有实际意义。     

过电压条件下高压不控整流阀暂态特性研究

为提升高压不控整流阀的抗雷击性能,这里建立了含二极管、电抗器、变压器和架空线等高压不控整流阀组件的高频等效模型,在此基础上构建高压不控整流阀的雷击过程模型,分析反向恢复电荷约束下的二极管过电压暂态物理过程,剖析高压不控整流阀的雷电过电压暂态特性。采用实验对比方法分析不同二极管等效模型下,串联二极管的雷电过电压分布特性,揭示反向恢复电荷和反向恢复时间对串联二极管电压不均衡的影响机理,为高压不控整流阀在雷击作用下安全稳定运行提供思路。     

直流导线和阀厅金具的电晕起始电压预测

电晕起始电压是高压直流输电工程电晕控制的依据,提出了一种基于电场特征集和支持向量机的起晕电压预测新方法。采用提出的方法预测了负直流导线的起晕电压,将预测值与试验值以及现有方法的计算值进行了对比,证明了所提方法的有效性和优越性。对±660k V换流站阀厅内均压球的起晕电压进行了测量和预测,得到了均压球表面的电晕起始电场强度控制值,通过对比电场有限元数值计算结果,证明了均压球在阀厅运行环境中不会起晕。该方法为高压直流输电工程导线和阀厅金具的电晕起始电压预测提供了一条可能的新途径。     

高压方波脉冲下的电热老化绝缘寿命模型

采用一种高压脉冲绝缘老化试验系统,模拟变频器对变频调速牵引电机定子绕组绝缘材料——聚酰亚胺薄膜进行脉冲电压幅值-温度、频率-温度和频率-电压联合老化试验,利用一元二参数Weibull分布统计分析了3种老化条件下的绝缘寿命试验数据,提出了脉冲下绝缘材料的电热联合老化寿命模型。     

柔直换流阀水管布置对电压均衡的影响

柔直换流阀在不控充电时,各个桥臂的子模块电压会自动均衡。在工程现场和试验时发现不同位置的功率模块的电压差异很大,可能会对换流阀造成损伤,或者引起换流阀无法正常启动。此处研究由于接线位置的不同,导致水路电位分布不同,进而导致换流阀子模块的静态电压分布不同。对不同接线方案进行了分析,并通过试验进行验证。