10kV电缆终端绝缘气隙缺陷的局部放电及缺陷表面烧蚀特征

为研究电缆终端主绝缘含气隙缺陷下的局部放电(PD)及缺陷表面的形貌特征,通过在10 k V电缆终端上制作典型的气隙缺陷,利用电缆附件电热老化平台模拟终端的实际运行工况并加速老化,利用罗戈夫基线圈传感器提取终端在不同老化时刻下的PD数据,并用扫描电镜(SEM)对气隙缺陷的表面形貌特征进行观察。结合气隙缺陷内部的电场分布进一步分析终端PD的发展规律。结果表明:电缆终端的PD及气隙缺陷表面的形貌特征在不同老化时刻下呈现明显差异,缺陷表面XLPE的碳化过程提高了气隙缺陷的表面电导率,加快了缺陷表面电荷的耗散速度。     

无机纳米颗粒抑制中压电缆终端气隙缺陷局部放电的有效性

针对中压电缆终端气隙缺陷中的局部放电(PD)导致终端绝缘迅速劣化的问题,提出了一种在气隙缺陷处填充TiO_2复合涂料抑制终端PD的方法,从终端PD特征及缺陷表面的微观形貌特征两方面研究了TiO_2复合涂料填充对缺陷处绝缘的影响。通过在10k V电缆终端中设计典型的气隙缺陷,并在缺陷处填充复合涂料进行电热老化对比试验,测试分析了不同老化时刻下终端的PD特征,并对老化后期缺陷的表面形貌特征进行分析。通过建立气隙缺陷的有限元模型,结合电场仿真进一步阐述复合涂料填充对终端PD及缺陷表面形貌特征的影响机制。研究结果表明:填充TiO_2复合涂料后终端PD放电能量得到大幅减小,随着老化时间的增加,终端放电重复率及放电相位分布差异较小;气隙缺陷表面较平整,填充后团聚物中碳含量降低了31%,验证了气隙缺陷处填充TiO_2复合涂料可以抑制终端PD发展,并减缓终端绝缘的劣化。     

-40℃条件下EPR电缆终端气隙放电发展特性

随着高速铁路快速发展,乙丙橡胶(ethylene propylene rubber, EPR)电缆终端在高铁列车中的应用越来越广泛,高寒环境下乙丙橡胶电缆终端因气隙缺陷导致的局部放电甚至击穿故障频发。为研究高寒地区电缆终端气隙缺陷的放电特征,以含气隙缺陷的EPR电缆终端为试验样品,搭建了模拟高寒地区环境条件的低温局部放电测试系统,对比研究了-40℃和20℃下电缆终端局部放电发展特性和绝缘击穿过程。研究结果表明:与20℃下相比,-40℃下的起始电压和熄灭电压分别降低31%和28%,正负半周均有明显放电脉冲出现;20℃条件下,放电则以气隙内部放电为主,而-40℃下除气隙内部放电外,绝缘表面有明显沿面放电痕迹;-40℃下局部放电的发展过程与放电相位分布、谱图不对称度等参量密切相关,对其进行研究可进一步揭示终端局部放电发展和演变规律,并为判断终端气隙缺陷严重程度提供依据。     

10kV XLPE电缆终端缺陷仿真与电场分析

基于时谐电场的理论知识,以ANSYS为有限元求解工具,建立工频电压下的XLPE电缆终端数值计算模型。分析了介质介电常数和电阻率对电场分布的影响,分别计算了电缆终端无应力管、有空气隙、有金属微粒、钢针扎入这4种缺陷内部电场的分布情况,并研究了电场畸变与缺陷位置的对应关系。通过使用工频电压对4种电缆终端缺陷的局部放电进行测试,结果表明该电场模型能够对实际电缆终端进行仿真分析。     

基于超声波的电缆终端局部放电检测

XLPE电缆终端的故障率远高于电缆本体,采用超声波检测方法,对大量运行中电缆终端的局放缺陷进行了普测,分析了不同种类的超声检测仪器的原理和应用效果。对缺陷电缆终端,在实验室进行了超声波带电检测、常规局放试验、红外成像检测,并解剖故障电缆终端、制作切片,寻找局放成因。试验和解剖结果证明:局放超声检测方法,对电缆终端局放缺陷有较高的灵敏度。     

气隙对车载电缆终端电—热场影响仿真研究

在急速温变、振动等工况下,多层热缩复合绝缘结构车载电缆终端绝缘层间容易产生气隙缺陷,气隙将导致电缆终端电场和热场畸变,引起终端内部局部放电及绝缘材料老化.文中通过有限元仿真建立了车载电缆终端气隙三维模型,分析了气隙长度、厚度及跨度对电缆终端热场和电场的影响.仿真结果表明:气隙的存在造成了电缆终端内部电场严重畸变,畸变场...     

电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性分析

为了在电缆终端运行初期检测出其典型安装刀痕缺陷,设计了电缆终端的两种常见刀痕缺陷,并对缺陷的局部放电特征进行了分析。通过电缆附件老化平台模拟真实工况并加速老化,使电缆终端缺陷的局部放电(Partial Discharge,PD)特征更为明显,并使用罗氏线圈传感器获取了不同刀痕缺陷下的PD数据,分析了不同刀痕缺陷的单个放电脉冲波形、放电频谱以及放电相位分布等特征。此外,将这两种缺陷的放电特性进行了对比分析。实验结果表明,不同缺陷下PD的时频特性各有不同;而且在短时间(240 h)老化的情况下,不同刀痕缺陷的放电程度就已表现出明显差异,这些特征可为缺陷识别以及改进电缆终端安装工艺提供依据。     

低温下含尖刺缺陷的EPR电缆终端主绝缘局部放电发展特性研究

为研究EPR电缆终端主绝缘在低温环境下的局部放电发展特性,搭建了-30℃下的局部放电测试系统。采用逐渐加压并保持恒压的加压方式,测量了不同温度下的局部放电信号,分析了不同温度下的局部放电谱图、平均放电量、放电次数分布特征。结果表明:局部放电、平均放电量增长率、平均放电量正(负)半周偏斜度与电缆终端主绝缘尖刺缺陷局部放电发展特性相结合,可以用来表征电缆终端主绝缘局部放电发展的严重程度。     

绝缘子气隙缺陷下的局部放电发展过程研究

研究了气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内部绝缘子气隙缺陷局部放电(partial discharge,PD)发展过程,分析了不同发展阶段的特高频(ultra high frequency,UHF)PD信号φ-u散点图和φ-n谱图变化规律,提出了9个特征参量。研究发现：正负半周放电次数、大小具有相同的变化规律,正负半周最大放电脉冲幅值、等值累积放电量和放电信号熵特征呈指数增长趋势,相邻放电脉冲平均时间间隔呈现近似指数衰减趋势。负半周相邻放电脉冲时间间隔总是大于正半周,并且两者差异性随着PD的发展逐渐缩小。相邻放电脉冲最大时间间隔随放电发展逐渐减小。最后,本文结合PD发展物理微观过程,分析了各特征量出现相关变化规律的物理机制。     

±320 kV直流电缆终端界面气隙缺陷的直流局放试验电压确定方法

局部放电试验作为交流系统中缺陷检测的有效手段得到了广泛使用,但是直流电缆的直流局放检测试验方法还处于初级阶段。为了确定直流局部放电检测的现场试验电压,本文研究了直流试验电压幅值与±320 kV电缆预制式终端气隙缺陷检出率之间的关系。将±320 kV电缆预制式终端复合界面上的气隙缺陷作为研究对象,通过多物理场仿真计算气隙缺陷内的最大电场强度,以电场强度超过阈值来判断该缺陷是否可能发生局部放电;基于概率统计分析,建立了考虑电缆运行温度和气隙位置等随机因素条件下电缆接头的局部放电概率密度函数,给出了缺陷检出率与环境温度和直流试验电压的函数关系式。结果表明：电缆界面的气隙缺陷检出率与环境温度和直流局放试验电压的函数关系式符合4次方幂函数关系式,且检出率水平随环境温度的升高而升高;若直流试验电压取1.85U0,20℃时的检出率为99.25%,30℃时的检出率可达99.85%。据此函数关系式可以确定直流试验电压幅值。     

110 kV电缆中间接头及本体典型缺陷局部放电特征分析

针对110 kV XLPE电缆中间接头及本体制作了6种人工典型缺陷,并利用高频电流互感器耦合局部放电信号。对各类缺陷放电脉冲进行时域、频域特征分析,研究同一缺陷相同电压下不同放电时刻单脉冲波形和频谱规律,并对不同受损程度的电缆本体缺陷局部放电参数的变化进行分析。结果表明：当本体电缆波纹铝破损但未伤及主绝缘时,局部放电无法发现该类缺陷;当主绝缘破损时,在较低电压下便可检测到局部放电,但耐压试验依然可以通过,且随着主绝缘破损深度的增加,局部放电起始电压呈线性递减。     

35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性

为研究电缆终端主绝缘刀痕缺陷下的局部放电(PD)现象及在不同刀痕缺陷下的局部放电特征,通过电缆附件老化实验平台模拟电缆终端实际运行工况,利用高频电流传感器取终端PD数据,对比分析这两种刀痕缺陷在常温20℃时的幅值相位分布图谱(PRPD)、单次脉冲放电波形、放电量分布图、电场仿真图形及时频(TF)特性。实验结果表明,在常温下两种不同刀痕缺陷的局部放电特征呈现明显差异。环切刀痕缺陷的单次波形持续时间长于纵切刀痕缺陷,在放电量、放电幅值大小及放电相位分布范围上要高于纵切刀痕缺陷,时频特性也存在明显的差异。通过这些差异可为缺陷的类型判断提供理论依据,并对于提前发现电缆终端安装缺陷保证电缆终端的稳定运行具有非常重要的实际应用价值。     

10kV XLPE电缆接头连接管含空气隙缺陷的电场分析

为研究连接管与内应力锥之间含空气隙和误缠绕绝缘带两类缺陷的电场分布情况,用电场解析建模分析了该缺陷的灵敏度.分析表明两类缺陷的灵敏度均小于零,其绝对值随厚度增加逐渐减小.利用有限元法对接头两类缺陷进行了建模,并对两类缺陷厚度h分别为0.5mm、1.0mm、2.0mm的3种情况进行了电场仿真.结果表明:场强畸变程度与厚度...     

高压输电线路用复合绝缘子内部间隙电场分析

复合绝缘子芯棒与绝缘护套之间出现空气或液体间隙时,间隙周围电场会发生畸变,高场强区域将会出现局部放电,造成复合绝缘子的耐老化性能、机械性能降低。为了精确评估间隙存在对电场分布的影响,以FXBW4-110/100型号的输电线路用复合绝缘子为例,基于ANSYS仿真软件建立复合绝缘子三维有限元模型,分析存在空气或液体间隙时复合绝缘子内部电场的强度,研究间隙尺寸、位置对电场强度分布的影响规律。研究结果表明,空气或液体间隙处电场强度均会增大,液体间隙长度足够大时间隙周围电场强度会超过空气击穿场强,引起局部放电;间隙长度越大或距离导线侧越近,间隙内场强越大,对绝缘子造成的破坏也会越严重。     

基于有限元弱解式的棒-板长空气间隙先导放电空间电场仿真研究

对棒-板长空气间隙先导放电过程的空间电场分布以及带电离子浓度等特征参数进行仿真计算研究。建立棒-板长空气间隙放电的二维模型,导出流注-先导放电的二阶偏微分方程,通过有限元弱解形式(weak form)数值计算方法求解先导放电过程中产生的电子、正、负离子浓度与空间电场的大小。仿真结果显示：气体放电所产生的空间电荷对空间电场分布影响显著;间隙距离1.5 m的棒-板长空气间隙下,外加500 kV、250/2 500 ms正极性操作电压时的先导放电起始条件为,流注头部带电离子浓度达到4′1013 cm-3数量级,空间电场最低达到10 kV/cm;先导放电形成后,先导通道内电场约为1~2 kV/cm,先导起始时间在400 ms左右且以3′104 m/s速度传播;有限元弱解形式能有效消除计算离子流中的数值振荡,使偏微分方程求解迅速收敛。     

10kV交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验

为研究电缆终端主绝缘在含有空气气隙缺陷时对电缆终端电场分布的影响,使用基于有限元法的电场仿真软件,建立了静电场下电缆终端含空气类缺陷模型,并进行了相关的电场仿真计算。结合缺陷宽度不同对电场畸变程度的影响,着重分析了电场畸变最大值的分布规律。该规律显示电缆缺陷的宽度与电场畸变的程度成反比例关系,且最大电场场强值已超过正常的电场场强分布规定值。为验证电场仿真的正确性,采用振荡波电压法进行电缆终端含有空气气隙的相关试验,试验指出空气气隙会引发明显的局部放电现象,继而验证了该类缺陷会引起明显的电场畸变。     

硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆终端电场分布的影响

交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆终端内各绝缘材料的电导率受温度和电场强度的影响差异较大,这是导致其电场分布复杂、研发难度大的关键因素之一。为此,利用多物理场耦合软件仿真计算了以不同性质硅橡胶为增强绝缘的高压直流电缆终端模型内的电场分布,分析了绝缘材料的电导特性对电场分布的影响与机理。研究结果表明:以高压交流电缆终端中常用的硅橡胶作为直流电缆终端的增强绝缘时,应力锥根部的硅橡胶内电场严重畸变,最大电场强度(简称场强)值约达到电缆本体平均场强的6.7倍;以具有合适非线性电导特性的硅橡胶做增强绝缘时,直流电缆终端内电场分布均匀,且最大场强点位于电缆XLPE绝缘内。说明应用电导非线性硅橡胶是解决XLPE绝缘高压直流电缆终端制造瓶颈问题的有效方法之一。     

电缆局部放电在线检测方法的分析比较

简要地介绍了国内外几种电缆局部放电在线检测方法的原理和特点，并进行了简单的分析和比较。结合国内外电缆局部放电在线检测方法的研究和应用情况，提出了当前(交联聚乙烯)(XLPE)电缆局部放电在线监测技术存在的问题以及今后需要进一步研究开发的技术。