基于Kerr效应的绝缘子表面电场在线测量系统

为了有助于快脉冲功率装置中真空绝缘子的正确设计,避免其沿面闪络,研制了1套基于Kerr效应的可以在线测量快脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场的电光测量系统.该测量系统由基于Marx发生器和脉冲形成线的快脉冲高电压源(100 as,200～350 kV)、基于Nd:YAG倍频脉冲激光器的探测光源(532 nm,8 ns...     

测量绝缘子表面电荷用的新型电容探头

用新型电容探头对直流电压下绝缘子表面电荷进行了测量 ,得到了圆柱型绝缘子的表面电荷分布图。实验研究表明新型电容探头具有分辨率高、电荷泄漏少等优点     

电容探头法测量绝缘子表面电荷的标度算法

气体绝缘开关装置中,表面电荷积聚会降低绝缘子的沿面闪络电压。为了改善气体绝缘开关装置的绝缘设计,需要对绝缘子表面电荷分布进行准确测量。采用传统的标度方法无法准确的求得绝缘子表面电荷密度。目前可能的解决办法有两种:①结合电场数值计算理论进行多点标度;②采用二维傅立叶变换及数字图像处理技术来解决该问题。通过对两种标度算法的综述及分析比较,认为第①种标度算法可以实现对任意结构的绝缘子表面电荷分布进行标度,但存在标度耗时过长的缺点;而第②种标度算法可以极大地缩短标度计算耗时,但其应用条件比较苛刻。但相对于传统的标度方法,这两种标度方法能较为准确的求出绝缘子表面电荷的分布。     

高压直流复合绝缘子表面电荷检测装置的研制

为了研究高压直流复合绝缘子表面电荷积聚现象,研制了一套新型的可用于伞裙结构绝缘子的表面电荷检测装置。装置使用改进的电容探头,通过GPRS无线通讯方式进行数据传输,并借助于LabVIEW软件进行数据处理;设计了机械控制装置来带动探头对绝缘子进行360°精确扫描。此装置可以实现复合绝缘子伞裙和护套表面的自动精确测量。测量结果表明,在阴极端第1个伞裙表面电荷积聚量相对较大,且主要为负电荷。分析表明,伞裙表面电荷来源主要是电极附近的局部放电。     

测量绝缘子表面电荷用的新型电容探头

介绍静电场探头测量电介质表面电荷的原理,并研制了一套在线测量真空中绝缘子表面电荷分布的测量系统,经校验和实用表明它线性特性很好,完全满足真空中绝缘子表面带电测量的要求,还能研究通常情况下绝缘材料(器件)的表面带电状况。     

GIS中绝缘子表面电荷积聚的观测与分析

在高电压绝缘研究领域,绝缘子表面电荷的测量属于静电测量的范畴,不能用常规的仪器仪表进行测量,特别是在真空或SF6气体等特殊环境中。为了能准确地反映绝缘子表面的带电情况,采用反馈式静电计及其相应的静电探头,对积聚在绝缘子表面的电荷进行了研究,发现电荷量随着施加电压幅值的不同而不同。利用有限元分析软件对相同结构的绝缘子进行了电场计算,与测量结果对比分析表明,绝缘子表面的法向场强分量是气-固交界面处引起表面电荷积聚的根本原因。     

基于表面电位测量的表面电荷反演计算

目前无法直接测量得到表面电荷分布,而必须根据测量结果进行复杂的表面电荷反演计算。为此,对表面电荷反演计算方法进行了研究。基于绝缘子表面电位测量,对日本学者Ootera等人提出的表面电荷反演计算方法进行了改进,将原先的对关联矩阵2次求逆简化为1次求逆。使用改进后算法,以直流电压下空气和SF6气体中盆式绝缘子表面电位的测量结果为算例,计算得到的自由电荷面密度空间分布与改进前算法的结果一致。与改进前算法相比,改进后算法进一步得到了绝缘子表面视在电荷与极化电荷的面密度分布,并发现同一气体环境下自由电荷与视在电荷面密度峰值有明显差异,空气中相差370pC/cm2,SF6气体中相差530pC/cm2。     

高电压直流复合绝缘子表面电荷积聚的有限元数值模拟及影响分析

空间直流电场和伞裙表面电荷静电将造成高电压直流工程用复合绝缘子伞裙表面快速并大量积聚电荷,引起绝缘子沿面电场畸变且闪络电压降低,从而导致高电压直流工程用复合绝缘子的绝缘性能和耐老化性能下降。以FXBW6-10/70型号的高电压直流输电线路用复合绝缘子为例,建立复合绝缘子二维仿真模型,采用有限元法对表面存在有电荷的高电压直流复合绝缘子进行电气特性分析,研究表面积聚电荷的正、负极性以及电荷积聚量对伞裙轴向和径向电场分布的影响规律,采用改进的电容探头测量伞裙表面积聚电荷随时间的动态变化过程,验证有限元仿真的有效性。结果表明:导线侧三交汇点处场强最大值与伞裙表面积聚的负极性电荷量呈负相关,与伞裙表面积聚的正极性电荷量呈正相关;伞裙表面积聚电荷存在由伞裙内侧逐步向伞裙边沿扩散的动态特性。     

用于绝缘子表面电荷测量的电容探头法的标度问题

80年代初 ,电容探头测量绝缘子表面电荷技术开始应用于高压领域 ,但由于问题的复杂性 ,该方法无论是在原理上还是在技术上都还有待于进一步完善。笔者综述了这一技术的原理、最新研究成果和将来可能的研究课题     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

支柱瓷绝缘子表面缺陷的电场分析与检测

高压支柱瓷绝缘子断裂而引发系统断电及设备损毁在电力系统中并不罕见。文中在充分统计故障规律的基础上,确定了断裂易发生位置,并针对断裂发生前期出现的表面缺陷状态进行了三维有限元分析,得出其表面电场变化的规律性,并依据该规律性设计了相应的故障检测方法。最后,文中讨论了该方法的灵敏度及抗干扰能力。     

过电压对高速列车车顶绝缘子沿面电场的影响

车顶绝缘子作为高速列车车顶的高压绝缘器件,不仅承受正常工况下牵引变电所输出的27.5 k V的单相工频交流电压,还会频繁的遭受过电压的冲击。过电压会影响车顶绝缘子表面的电场分布,当绝缘子受污或是表面产生干燥带时这种影响更加明显,这将对系统的安全运行产生严重的威胁。文中分析了分相过电压和雷电过电压对不同受污程度绝缘子的电位和电场分布的影响,得到:绝缘子沿面单点电场大小与过电压幅值成正比。清洁绝缘子沿面电场与过电压频率无关,对染污绝缘子无论其表面是否出现干燥带,谐波频率增大时电场分布的容性特征更明显,但不改变当污秽电导率变化时绝缘子表面纯阻性或纯容性时的电场分布。以上结论为深入研究过电压对绝缘子沿面电场的影响机理提供了理论基础。     

表面电荷积聚对冲击电压下绝缘子沿面放电的影响

绝缘子的表面缺陷会导致表面电荷积聚，使绝缘子表面的电场发生畸变，影响冲击电压下绝缘子的沿面放电。研究了表面电荷对绝缘子沿面放电进程的影响，发现表面电荷积聚可以降低绝缘子沿面放电的起始电压。外施冲击电压的极性与绝缘子表面电荷极性是否相同会影响绝缘子的电晕起始时刻、由流注向先导的转变时间间隔和流注电晕电流。表面电荷对GIS支撑绝缘子的50％冲击闪络电压和伏秒特性也有一定的影响。     

绝缘子表面电场紫外辐射量测仿真分析

在绝缘子串表面直接测量电场强度时,电场测量探头靠近绝缘子串引起其表面电场畸变。提出了一种通过测量紫外辐射数值间接获得绝缘子串表面电场的方法。分析了表面电场与紫外辐射之间的数值关系,采用有限元电磁场仿真ANSYS软件对XP-100悬式绝缘子串表面的电场进行仿真,得到绝缘子串周围的电场分布,并依据它们的数值关系推导出紫外辐射场分布,对紫外辐射场分布和电场分布进行对比分析。结果表明:紫外辐射场分布和电场分布保持相同的变化规律,即可通过测量紫外辐射值间接获得绝缘子串表面电场强度,验证了该方法的可行性。     

复合绝缘子憎水性表面水滴的电场特性分析

基于复合绝缘子的污闪理论,通过两种简化的硅橡胶平板模型,应用电场有限元计算软件ElecNet分别模拟了复合绝缘子护套表面和伞裙表面水滴的电场特性,着重研究比较了水滴的体积、接触角、形状等参数对水滴表面电场的影响,分析了两种模型中影响水滴表面电场强度的主要因素,并计算了复合绝缘子表面附着水滴时的电场,得出复合绝缘子伞裙上下表面以及护套表面附着的分离水滴使电场大大增强的结论。     

氮气气压和电场分布变化下的绝缘子沿面闪络特性

文中采用实际电力运行中使用的支柱型绝缘子,研究了不同氮气气压、不同电场形式下绝缘子的雷电冲击沿面闪络特性的影响并得到了绝缘子的沿面特性随气压的变化曲线。接着通过机加工等技术手段,在原有绝缘子上进行加工设计了无伞裙直筒型绝缘子、双伞裙型绝缘子以及四伞裙型绝缘子,利用仿真手段得到了绝缘子表面的电场分布,研究了N_2下绝缘子伞裙形状和电场分布对其沿面闪络特性的影响。结果表明,正、负极性下绝缘子的平均50%闪络电压随着气压的增大而增大,且变化趋势均呈现良好的线性变化关系。由于沿面放电视造成设备击穿的重要因素,文中工作为低压力N_2绝缘柜式金属封闭开关设备的结构设计提供了有益的指导。     

基于ANSYS的雨滴分布对绝缘子表面电场的影响研究

笔者主要研究分析了线路绝缘子表面有雨滴分布时电场分布情况。利用有限元分析软件ANSYS构建了线路绝缘子有限元计算模型。通过对线路绝缘子模型仿真分析,首先得出了伞裙表面没有雨滴分布时伞裙上表面电场分布情况。接着通过仿真分析得出了雨滴位置、大小、电导率等因素对绝缘子表面电场的影响规律。最后通过对前述分析归纳总结,提出相应的优化建议,以提高电力系统运行的可靠性和安全性。     

分离水珠对车顶绝缘子沿面电场影响及相应优化改进措施

针对动车组车顶绝缘子低温、凝露、大雾天气下易引发闪络事故,以受电弓绝缘子为研究对象,建立绝缘子表面水珠简化的平行电极3维计算模型。采用电场旋转角定义水珠的外加电场方向,研究了外加电场下最大电场增强因子与电场旋转角的关系,得到了2者之间的函数关系,以此分析了车顶绝缘子均压环的优化设置参数。研究结果表明:含分离水珠的车顶绝缘子表面电场畸变与外加场强方向有关,最大场强点位于等电位面与水珠的切点处,端切点处电场的畸变比顶切点处更明显;考虑体积为1μL的半球形水珠分布于车顶绝缘子不同位置的电场增强因子变化,优化高压端伞裙表面最大场强的原则,确定了均压环半径R=90 mm、距离高压端高度H=49 mm、截面半径r=20 mm的最佳均压环配置方案。