界面缺陷及老化状态下电力电子器件封装绝缘应力波检测与分析

电力电子器件在运行过程中会产生应力波，该信号可以表征器件的内部信息和工作状态，可用于器件的在线监测。该文首先从测量绝缘内部空间电荷的电声脉冲法原理出发，从封装绝缘的角度对脉冲边沿时刻应力波的形成机理进行了深入探讨，发现绝缘材料中空间电荷在脉冲边沿处的振动可能是应力波的发射源之一。在此基础上，设置具有单一的界面缺陷和老化缺陷的试样，进行脉冲边沿时刻的应力波检测，并将其与正常状态下的应力波进行对比，探究不同缺陷类型对应力波参数的影响。结果显示，界面缺陷会使得应力波在高频处产生新的峰，而老化缺陷则会导致应力波的频域分量向低频处集中，不同的缺陷类型与应力波的时域和频域检测结果存在良好的对应关系。该研究可为建立电力电子器件缺陷状态与应力波参数之间的关联关系奠定基础。     

下花园电厂1号机转子中心孔缺陷分析和处理对策

下花园电厂1号机转子大修中发现2处原始性密集型超标缺陷。现对该缺陷的危害性和转子的受力情况进行分析，并结合国内外转子缺陷的处理措施提出了处理对策。     

基于电-热-力场的10 kV电缆终端典型缺陷仿真研究

为了研究电缆终端硅橡胶/交联聚乙烯（SR/XLPE）复合界面典型缺陷对电场、温度场以及应力场分布的影响，采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆终端仿真模型，对复合界面存在金属微粒、半导电微粒以及划痕缺陷时的电-热-力场分布情况进行仿真。结果表明：电缆终端复合界面存在金属微粒或半导电微粒时，界面缺陷区域的电场、温度场以及应力场存在不同程度的畸变，金属微粒对界面各物理场分布的影响更加明显。对于外半导电层截断处因交联聚乙烯划伤导致气隙缺陷的情况，发现界面气隙缺陷处电场发生畸变进而产生局部热点。界面涂覆硅脂对划痕处电场和温度场的畸变具有明显的改善作用，但划痕区域由于硅脂的填入导致应力分布不均匀，应力呈现两端高中间低的分布规律。     

电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化，可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响，分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型，并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明：电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位，终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时，终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域，在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高，绝缘界面压力值升高，且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大；当电缆终端存在安装过盈缺陷时，绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变，电场突变量随着偏移量的增加而增大，在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大，且界面压力突变量增加发生畸变。因此，在电缆终端实际设计安装与运行维护中，额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。     

秦电2号炉汽包焊缝缺陷的检验与处理

秦皇岛发电有限责任公司2号炉汽包自投产以来，其主焊缝内制造缺陷有多处发展为超标缺陷，对安全生产构成了严重威胁，因此就该汽包第三次大修中如何开展检验工作，保证缺陷检出率问题进行了总结，同时就该汽包今后有关检验工作的开展提出了建设性，供同行参考。     

硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究

为研究等离子体技术在电力设备绝缘缺陷修复方面的应用效果，本文开展了电缆终端硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究。在硅橡胶绝缘试样表面人工模拟划痕缺陷，以正硅酸乙酯为前驱物，氩气作为载气，通过等离子体射流平台对硅橡胶绝缘表面划痕开展修复实验，研究了等离子体处理时间对附件绝缘缺陷修复效果的影响，测量了等离子体修复前后绝缘样品的体积电阻率和沿面闪络电压。同时采用多针电极对修复前后的绝缘样品开展电晕老化实验，并对老化前后的样品表面特性进行了测量。结果表明：等离子体修复可以有效提高硅橡胶绝缘表面缺陷处的闪络电压和体积电阻率，当修复时间为4 min时，缺陷附近的绝缘特性接近完好试样；电晕老化导致绝缘分子链断裂，使绝缘缺陷处的电气性能进一步下降；经过等离子体修复后的绝缘样品，其体积电阻率、闪络电压和击穿场强在电晕老化后仍高于未修复的缺陷试样，表明等离子体修复硅橡胶绝缘样品的抗电晕老化效果较好。     

基于调频连续波相位敏感特性的电缆局部缺陷检测方法

灵敏地检测和定位电缆缺陷对于电缆安全运行具有重要的作用。调频连续波（FMCW）法是一种基于频域反射法的电缆缺陷检测方法，该方法相对于宽频阻抗谱法具有更高的缺陷检测灵敏度及抗干扰能力。该文在现有FMCW方法的基础上，提出利用FMCW的相位敏感特性对电缆缺陷进行检测的方法，提高了现有FMCW方法缺陷检测的灵敏度。首先，结合FMCW相位敏感特性与电缆分布参数模型进行了电缆缺陷检测仿真；然后，在实验室的射频同轴电缆、10 kV交联聚乙烯（XLPE）电缆上模拟不同程度的缺陷并测试，观察缺陷处相位的变化情况，验证了所提方法的有效性。结果表明：相敏-FMCW方法对于射频及10 kV XLPE电缆上模拟的缺陷敏感，不同严重程度的缺陷相位变化量不同，缺陷处对应相位变化的取值区间可为180°。定义缺陷引起的相位、幅值变化量占取值区间的比例为灵敏度，相敏-FMCW方法可以提高现有FMCW方法对该文中所设缺陷检测的灵敏度：对于电缆局部异常温升造成的容性缺陷，当局部温差为37℃时，可将灵敏度由36%提升至71%；对于电阻性、电导性及铜屏蔽破损缺陷，相敏-FMCW方法的灵敏度均优于传统FMCW方法，检测灵敏度提升...     

钻杆表面缺陷检测的有限元分析

针对钻杆缺陷位置的随机性造成的漏检问题,基于漏磁检测原理,设计了双直流线圈励磁的体积型缺陷检测模型。利用两个同半径、等电流、共轴平行套在钻杆外面的圆线圈对钻杆进行励磁,采用有限元分析软件对所设计的装置进行建模仿真,探究提离效应对缺陷处磁通密度变化的影响:缺陷处的磁通密度值随传感器提离值的增大而减小;提离值为1和7 mm时,磁通密度曲线在体积型缺陷处幅值变化不明显;提离值为2 mm时,磁通密度曲线有较明显幅值变化,可对体积型缺陷进行较好地辨识。分析表明,该装置可实现钻杆表面任意位置处体积型缺陷的全面检测,在钻杆安全监测方面具有较高参考价值。     

冷段管道监督检查方法及缺陷处理措施

张家口发电厂2台国产300MW机组冷段管道弯头及焊口，在2002年大修中发现多处表面裂纹和重皮缺陷。为此对其表面裂纹产生的原因进行了分析，阐述了加强火电厂冷段管道金属监督检查的必要性，并在实践中总结了冷段管道金属监督检查的方法以及对发现的管道缺陷进行处理的技术措施。     

汽轮机汽缸壁开裂处强度分析

运用壳体理论对51-50-1型汽轮机汽缸壁开裂处的内压应力和热应力进行分析计算，并对裂纹的安全性进行了评定，根据计算结果对汽缸缺陷和汽机运行提出了建议。分析认为，该汽缸裂纹是安全的，不会发生一次性脆断。但该裂纹的应力强度因子k1值已接近断裂判据值，故消除缺陷可提高汽缸运行的安全性。     

基于微波反射法的复合绝缘子无损检测方法

为了对运行复合绝缘子内部缺陷进行无损探伤(NDT),提出一种基于高频微波的检测方法,利用微波在硅橡胶与缺陷以及缺陷与芯棒交界面处的折反射进行缺陷检测。首先通过计算不同缺陷类型处的折反射信号幅值,从理论上验证该方法可行性;其次,搭建了针对复合绝缘子的微波检测平台,并对加入不同类型人造缺陷的绝缘子样品上进行试验,优化各系统参数;最后对收集到的现场出现异常温升的绝缘子进行检测,找出缺陷位置,并解剖进行验证。实验结果表明:采用近场微波方法无需偶联剂,即可对复合绝缘子进行无接触、无损检测;可以检测到绝缘子内部的不同类型(介电常数)的缺陷;可识别尺寸小于0.4 mm的细微缺陷。通过实验验证了微波反射法应用于复合绝缘子内部缺陷检测的可行性。     

基于电磁-热耦合的XLPE电缆缺陷暂态温度分布研究

针对10 kV电缆常见的3种缺陷,本文建立了三维电缆缺陷模型并进行电磁-热耦合温度场分析,研究3种缺陷电缆的暂态温度模型,分析不同工作电流与不同敷设条件对3种缺陷电缆温度的影响。结果表明：缺陷对电缆的危害从大到小排序依次为金属尖端缺陷、气隙缺陷、划痕缺陷;在相同载流量的情况下,金属尖端缺陷处温度高于其他两种缺陷处温度;确定了电缆在出现缺陷时隧道敷设的散热效果最好;无缺陷试样电缆内部温度从线芯至外护套沿径向逐渐降低,在缺陷的作用下电缆内部温度场发生畸变;缺陷电缆线芯温度与外护套温度的拟合系数、电缆缺陷处温度与电缆线芯温度的拟合系数均接近1。仿真拟合结果为电缆缺陷的判断与识别提供了理论支撑。     

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。     

核电厂反应堆压力容器接管焊缝缺陷处理

某核厂#2机组反应堆压力器役前检查期间,采用自动超声检测技术在3条接管与筒体连接焊缝处检出多处超标缺陷。结合制造阶段的焊接和无损检测工艺对缺陷的产生和出厂前漏检原因进行了分析。经过对缺陷复探定位,结合RSE-M和RCC-M规范对缺陷的处理要求,针对缺陷类型和所处位置制定了原样接受和打磨去除加力学计算的两种处理方式,最终顺利完成缺陷处理和力学计算评价。     

10kV电缆附件典型缺陷仿真与绝缘故障分析

采用有限元方法对10 kV电缆附件安装过程中产生的两种典型绝缘缺陷(外半导电层断口处主绝缘割伤、外半导电层断口台阶)进行仿真,研究表明:缺陷处的电场集中,电场强度大于空气的平均击穿场强30kV/cm,容易引发局部放电,导致绝缘故障.通过对一起典型缺陷引起的绝缘事故进行分析,并提出预防措施.     

600MW发电机定子绕组直流电阻超差处理方法

针对600 MW发电机直流电阻超差的缺陷,通过直流电桥锤击法和对发电机定子绕组通入直流大电流后用红外线诊断相结合的方式,有效地确定了缺陷部位:W相38号槽上下层端部连线处焊接填料不满;U相主引线与弓形引线间软连接板氧化严重,并对两处缺陷进行处理,处理后测量三相直流电阻均合格。     

基于红外检测的GIS内部过热缺陷严重程度的评估方法研究

为研究基于红外检测的GIS内部过热缺陷严重程度的评估方法,分别在母线三相共箱结构GIS腔体内的A相和B相设置"工"字形导体,模拟GIS内部导体接触不良引起的过热缺陷,开展了不同电流下的GIS温升实验。实验中,采用电子式测温技术和红外测温技术分别对GIS内部导体以及壳体的温度进行测量。实验结果表明,模拟缺陷分别设置于A相和B相时,前者内部导体和壳体的温升均高于后者。内部导体和壳体的温升在轴向上呈现出先升高后降低的变化趋势,模拟缺陷处的温升值最大。通过分析内部导体和壳体的温升关系,发现模拟缺陷处内部导体与正常处的导体温升差和径向对应点的壳体温升差比值为定值。利用壳体温度、正常处导体温升与温升差比值可以计算获得缺陷处导体实际温升值,根据导体的允许温升值,实现了对GIS内部过热缺陷严重程度的评估。     

负荷变化对电缆终端局部放电行为的影响研究

负荷波动可能会影响电缆终端的局部放电(partial discharge,PD)行为,为了研究负荷对终端局部放电行为的影响,通过在35 k V电缆终端中设计典型气隙缺陷,利用终端电-热协同老化平台进行对比实验,分析了不同负荷下终端局部放电及热稳态时的温度分布特征。此外,建立了终端有限元模型,对不同负荷下缺陷处温度进行仿真计算,分析缺陷处温度与终端局部放电行为之间的关系。结果表明:不同负荷下终端局部放电幅值、放电次数及放电相位分布存在明显差异;线芯与终端表面温差随着负荷增长而增加;气隙缺陷处温度高于25℃时终端局部放电强度显著增强。结合不同负荷及环境温度下终端气隙缺陷处的温度仿真,根据终端的负荷情况及测试现场的环境温度可以预测终端局部放电测量的合适时机,有利于对绝缘状态的准确评估。     

EPR电缆终端不同位置下环切缺陷的电场及放电PSA谱图特性

动车组用乙丙橡胶(ethylene-propylene rubber,EPR)电缆终端在安装时需人工剥除外半导电层,易造成环切缺陷进而导致放电现象,同时缺陷处易填充气体形成气隙,将加速放电发展,最终引起严重的电缆击穿故障。首先对距截断处60 mm内含环切缺陷的电缆终端进行有限元分析,计算环切处最大场强;然后在25 kV工频电压下开展放电试验,分析了PRPD和PSA谱图特征,并对PSA谱图灰度值作K-means聚类特征提取。研究结果表明,环切缺陷的位置与其对EPR电缆绝缘性能的影响密切相关,距截断处60mm以内的环切缺陷不可忽视;当连续放电脉冲电压差绝对值相等时,缺陷靠近截断处且影响极其严重,距离超过60 mm时则影响较小。结合放电特性可知,PSA谱图灰度值小于255的频数在5区的最大占比、4区的最小占比和分类聚心特征,可为判断环切缺陷位置和EPR电缆绝缘状态提供重要的理论依据和数据参照。     

绝缘老化对电缆中间接头界面缺陷处电场分布的影响

为了研究电缆中间接头绝缘老化对交联聚乙烯/硅橡胶复合界面典型缺陷处电场分布的影响,采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆中间接头仿真模型,计算了绝缘老化前后复合界面存在导电杂质、划痕和水分3种缺陷时的电场分布,并结合仿真结果对电缆本体绝缘中水树枝的生长变化进行分析.结果表明:3种缺陷均会导致复合界面缺陷处发生明显的电场畸变,绝缘老化会造成界面处电场强度增大,同时加大缺陷对电场分布的影响.水树枝引发后末端电场畸变严重,随着水树枝的生长发展,树枝之间相互靠近的区域电场强度减小,但局部电场集中现象依然存在.