温度对油纸绝缘介电性能的影响规律

随着我国高压直流输电线路规模的不断扩大,其安全稳定运行显得愈来愈重要。换流变压器是高压直流输电的重要设备,其运行情况很大程度上影响着高压支流线路的稳定运行。而换流变压器的工作环境较为复杂,在直流输电时,其内部油纸绝缘结构容易受到周围温度的影响,使油纸的介电性能发生变化,进而可能导致换流变压器发生故障,因此研究温度对油纸绝缘介电性能的影响规律具有重要意义。     

温度对绝缘清洗剂介电性能影响的研究

变压器油与绝缘清洗剂大量应用于电力系统,介质损耗因数作为绝缘介质的一种重要指标,其测量结果会受到温度和频率的影响。试验了温度、电压和频率对变压器油和绝缘清洗剂介质损耗因数的影响,结果表明,变压器油与绝缘清洗剂介质损耗因数tanδ在30℃~90℃范围内随着温度升高而增大,tanδ在频率10^-4Hz~10³ Hz范围内随频率增大而减小,电极间外加频率越低,温度对tanδ影响越大,表现为温度越高tanδ越大。试验结果对变压器油与绝缘清洗剂的选用和研发具有重要意义。     

微水含量及老化状态对绝缘硅油介电特性的影响

长期电、热复合应力及潮湿环境作用下的绝缘硅油老化和受潮问题严重威胁电缆充油终端安全稳定运行.研究硅油的微水含量以及老化状态对其介电特性的影响,有利于推进介电测试手段在充油终端内填充硅油绝缘状态诊断的应用.因此,通过对未老化硅油实施自然吸湿实验与电热联合老化实验,分别制备得到6组不同水分含量及6组不同老化状态的硅油试样....     

温度和微水对变压器油及油纸绝缘介电性能的影响

开展了极寒环境下变压器油及油纸绝缘介电性能的研究和典型油-纸绝缘系统的电场分析.建立了极寒环境试验系统,在-60～～ 25 ℃温度范围内,研究不同微水含量下的变压器油及油纸绝缘结构的绝缘性能随温度的变化情况,并对试验结果进行了分析.     

短时高热运行对XLPE电缆绝缘聚集态结构及介电性能的影响

为了研究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆经历短时高热运行后绝缘性能的变化,通过对短电缆样本进行短时高热老化来研究其聚集态结构与介电性能的变化及关联性。首先对10 kVXLPE电缆样本分别在90、105、120、135和150℃下热老化2 d,然后将所有样本在90℃下热处理90 d,最后采用极化–去极化电流测试、击穿电压测试对热处理前后的样本进行电气性能表征。为了解其聚集态结构变化,采用差示扫描量热测试、傅里叶红外光谱测试对热处理前后的样本进行理化性能表征。结果表明,当电缆经历短时高热运行后,若短时高热温度处于XLPE熔融温度范围内,绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会减小;而当短时高热温度超过XLPE熔融温度时,绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会增加。这一结果表明了当电缆短时高热运行温度处于XLPE熔融温度范围时,之后电缆热氧老化进程会因XLPE重结晶效应而被减缓;当温度高于XLPE熔融温度时,之后电缆热氧老化进程会由于XLPE发生热裂解而被促进。     

气体绝缘开关设备电缆终端绝缘硅油老化问题试验研究

气体绝缘开关设备(GIS)高压充油电缆终端绝缘硅油随运行时间的增加会逐渐老化,从而造成电缆终端的绝缘性能大大降低。为了进行硅油老化状态的判定,首先研究了热老化对硅油电气性能的影响,然后采用针板电极对硅油进行了放电老化试验,通过不同放电形式下击穿电压、介质损耗角正切(简称介损值)、体积电阻率等电气参数的变化规律以及MALDI-TOF质谱分析的结果来评价硅油的老化状态。综合以上分析,证明了单纯的热老化对硅油电气性能的影响较小且非常缓慢,并且初步形成了硅油老化状态的评价标准:若击穿电压U≥40 kV,介损值tanδ≤0.6%,体积电阻率ρ≥5×1012Ω·m,质谱分析表明没有明显低分子量聚硅氧烷生成,则硅油处于轻微老化状态;若击穿电压U为30~35 kV,介损值tanδ为1%~1.5%,体积电阻率ρ为1011~1012Ω·m,质谱分析表明分子量在1 400~2 400范围内时出现稳定间隔吸收峰,则硅油处于中度老化状态;若击穿电压U≤25 kV,介损值tanδ≥5%,体积电阻率ρ≤1010Ω·m,质谱分析表明分子量在550~750甚至更低范围内时出现稳定间隔吸收峰,则硅油处于严重老化状态。     

重复脉冲极性及占空比对变频电机绝缘局部放电起始电压的影响研究

研究重复脉冲电压参数对变频电机绝缘局部放电起始电压(PDIV)的影响规律,有利于低压散绕电机的绝缘性能评估。本文搭建了重复脉冲及正弦电压下的局部放电测试系统,通过对双绞线施加不同电压波形,研究了重复脉冲极性及占空比(0.01%～70%)对I型变频电机匝间绝缘PDIV的影响规律及机理,分析了正弦与脉冲电压下PDIV测试等效条件。结果表明：占空比为50%时,脉冲电压双极性下试样PDIV约低于单极性下PDIV的12%;随着脉冲占空比的增加,单极性下PDIV值逐渐升高,双极性下PDIV变化较小,但呈现先增加后减小的趋势;当单极性脉冲占空比为10%以下,双极性脉冲占空比为30%～70%时,与正弦电压下PDIV测试值最接近。对此,采用脉冲电压测试电机绝缘PDIV时,需考虑占空比的选取;且在一定电压参数下,正弦与脉冲电压PDIV测试基本等效。     

波前时间对GIS典型绝缘缺陷放电特性的影响

为了解GIS各类绝缘缺陷在遭受过电压侵袭时的状况,研究了冲击电压波前时间对GIS典型绝缘缺陷50%放电电压(U50)以及伏秒特性的影响。实验发现,表面附着金属微粒的绝缘子和棒–板间隙U50随波前时间增加呈U形变化趋势;而同轴母线附着针凸起间隙的U50随波前时间增加近似呈线性增长,并逐渐趋于稳定值。研究了波前时间对伏秒特性的影响,实验发现,棒–板间隙伏秒特性曲线形状随外施电压波前时间变化而变化,且间隙距离d增加,最低击穿电压升高,U型伏秒特性曲线拐点有右移趋势。当缺陷类型为同轴母线附着凸起物时,随着波前时间增加,击穿电压分散性变大,伏秒特性曲线也变得平坦,且凸起物为针时,随着针长l增加,击穿电压降低,分散性变小,击穿发生在曲线拐点之后的概率增大。分析可知,可用空间电荷的形成、迁移以及复合状况来解释以上实验结果。     

分散剂对钛酸钡介电性能的影响

通过水煮损耗测试、温度特性、电导率和化学分析、瓷片表面显微结构等测试手段,研究了在固相反应制备钛酸钡的工艺中,向BaCO3粉体和TiO2粉体的混合球磨的浆料中加入聚乙烯醇作为分散剂对合成的钛酸钡粉体均匀性的影响。研究结果表明,碱性聚乙烯醇改善合成BaTiO3粉体均匀性的效果最好,介电常数峰值提高了2313、游离BaO含量降低了93.33％。     

电机绝缘结构介电性能对定子槽内与槽口电场分布的影响

为研究不同频率下电机绝缘结构的相对介电常数对电场分布的影响,本研究以一种主绝缘结构在不同频率下的相对介电常数为变量,计算其对槽内主绝缘夹层结构与槽口电场分布的影响,同时分析槽口电场的优化措施。结果表明：槽内主绝缘夹层结构中,由于薄膜的介电常数较低,其承受的电场比云母带大;槽口空气相对介电常数一定的情况下,随着主绝缘相对介电常数的降低,槽口空气场强略有下降。若槽口铁心棱边倒角处的小间隙存有绝缘漆,可起到降低空气场强的作用;否则,倒角产生的小间隙将产生更大的空气场强;槽口真空灌封能有效降低槽口空气场强。     

温度对GIS内部固体绝缘缺陷间歇性放电特性影响研究

针对现场GIS局部放电绝缘缺陷漏报、误报情况频发的问题,本文根据GIS实际运行温度范围对GIS内部常见固体绝缘缺陷开展不同温度下间歇性放电特性试验研究,搭建GIS电-热耦合间歇性放电模拟试验平台,采用脉冲电流法、特高频法、超声波法和气体特征组分检测法获取不同温度下固体绝缘缺陷间歇性放电特征数据并进行分析,研究发现：UHF检测法和脉冲电流检测法在不同温度下均能有效检测到试验缺陷间歇性放电UHF信号,超声波和气体特征组分检测法无法有效采集到有效放电数据;固体绝缘表面金属污秽缺陷和内部气隙缺陷间歇性放电电压与温度呈现负相关关联特性,污秽缺陷间歇性放电电压呈现较为明显的线性下降趋势,气隙缺陷间歇性放电电压呈现先大幅度下降后较平缓线性下降趋势;污秽缺陷间歇性放电的平均放电量和UHF信号幅值与温度的升高呈现正相关关联特性;污秽缺陷放电间歇性在不同温度下随放电时间的增加会增强,而气隙缺陷放电时间间隔在26℃、40℃、50℃能由s级发展为ms级,存在演变成击穿放电的风险。本文研究成果进一步丰富了GIS间歇性放电理论体系,并有助于提升现场GIS间歇性放电的有效诊断率。     

重复脉冲电压上升时间对变频电机绝缘局部放电起始电压影响研究

重复脉冲电压下绝缘局部放电起始电压(PDIV)测试是评估低压变频电机绝缘性能的主要手段。为得到客观的PDIV测试结果,必须研究重复脉冲参数对PDIV的影响规律。利用重复脉冲电压下的局部放电测试系统,研究了20 ns、40 ns、60 ns和1μs 4种上升时间下变频电机匝间绝缘PDIV的统计特性。结果表明:重复脉冲上升时间处的过电压是PDIV测试结果偏高的主要原因,20 ns上升时间下测得的PDIV比基本无过电压的重复脉冲PDIV测试结果高约30%,这是因为持续时间较短的过电压幅值虽超过了实际PDIV,但由于缺少激发电子崩的初始电子,未发生局部放电。在对变频电机绝缘进行PDIV测试时,应充分考虑重复脉冲上升时间处过电压对测试结果的影响。     

典型吸附剂对GIS固体绝缘介质放电特征气体变化规律影响

为降低化学诊断法进行气体绝缘组合电器(GIS)内固体有机绝缘介质放电诊断时吸附剂的影响,通过设置沿面放电缺陷模型进行模拟试验,重点关注了活性Al_2O_3、KDHF-03等五种吸附剂对固体绝缘介质放电特征的影响。结果表明:典型吸附剂对含碳特征气体的整体吸附率均明显小于含硫特征气体,除对COS有一定吸附作用外(吸附率不超过40%),其他三种含碳特征气体(CF_4、CS_2和CO)基本不受吸附剂影响或影响较弱;利用特征气体CF_4含量的增长规律进行GIS有机绝缘介质绝缘缺陷诊断可忽略吸附剂影响,吸附剂存在条件下CS_2仍可有效判断放电是否与有机绝缘介质相关,COS的产生标志着有机绝缘介质放电程度进一步严重,且吸附剂的作用在一定程度上降低了COS反映放电程度的灵敏性;利用诊断特征量C(COS+CS_2)/C(SO_2F_2)呈现的与放电程度的正相关性判断GIS内固体有机绝缘介质放电缺陷严重程度可有效降低吸附剂的干扰。     

重复脉冲过电压对变频电机绝缘局部放电起始电压及熄灭电压的影响研究

研究重复方波电压参数对变频电机绝缘局部放电起始电压(partial discharge inception voltage,PDIV)和局部放电熄灭电压(partial discharge extinction voltage,PDEV)的影响规律,有利于I型变频电机的绝缘性能评估。利用微控制器(microcontroller unit,MCU)的可编程控制及"示波器+微控制器+高压直流电源"的信号控制反馈链路,实现了变频电机绝缘PDIV及PDEV的自动测试系统;利用该系统,在不同上升时间的重复脉冲电压下,通过大量实验研究得到了双极性重复脉冲过电压对I型变频电机匝间绝缘PDIV及PDEV的影响规律及机理解释。结果表明:无论重复脉冲电压波形是否存在过电压,PDEV均小于PDIV;当重复脉冲电压波形由无过电压变化到有过电压时,PDIV及PDEV均增大,而PDIV与PDEV的差值减小。分析放电机理,认为过电压下较高的瞬时电场强度导致的场致发射是促使第一次放电产生的主要原因;借助于重复脉冲电压下局部放电相位谱图(partial discharge phase resolved,PRPD)的测试结果,认为无过电压下单周期内较多的放电次数对表面电荷积累的影响可能是导致PDIV和PDEV变化的主要因素。研究结论有望为重复脉冲电压下变频电机PDIV及PDEV的测试结论评估提供实验依据和机理解释。     

电压类型对球板电极下油纸绝缘局部放电起始特性的影响

检测局部放电是监测换流变压器绝缘状态的有效手段,但是针对不同电压类型(交流、直流以及极性反转电压)对油纸绝缘起始放电特性影响的研究很少。为此,通过球板电极对油纸绝缘施加交流、直流以及交直流复合电压,借助常规脉冲电流法和宽带脉冲电流法2种检测手段,研究了油纸绝缘在不同电压类型下发生起始放电时的起始放电电压、视在放电量、放电相位以及放电波形等的差异。研究结果表明:不同电压类型时,起始放电电压按照电压升序排列为交流、正极性直流+交流、正极性直流、负极性直流+交流、负极性直流;直流下的起始放电电压比交流下高4倍;球板电极下油纸绝缘起始放电均多发生在1、3象限,且2个象限的放点次数不同。此外交流和直流电压下发生起始放电时,其放电脉冲的波形特性各不相同;正极性直流下起始放电脉冲波形最陡(脉宽为数ns),中心频率最高(42 MHz),而负极性直流下起始放电时脉冲最平坦,中心频率最低。     

脱气热处理对110 kV交流XLPE电缆绝缘力学性能和介电性能的影响

脱气热处理工艺广泛应用于交联聚乙烯(XLPE)电缆的生产过程中,并对其性能有重要的影响。通过对数根完整切断的110 kV交流XLPE电缆分别进行不同温度和不同时间的脱气热处理,之后对其切片进行红外光谱分析、力学性能测试和介电性能测试,研究脱气热处理对XLPE性能的影响。结果表明:110 kV XLPE电缆绝缘层中的交联副产物主要是苯乙酮和枯基醇,交联副产物挥发速率随着脱气温度的升高而增大。结合交联副产物的挥发速率、生产成本和高温对电缆线芯的危害等因素考虑,110 kV XLPE电缆合理的脱气温度为70℃。交联副产物的含量随脱气时间的增加而减小,168 h后减小趋势减缓,至336 h时不再显著变化,因此XLPE电缆合理的脱气时间应控制在168～336 h。脱气时间对XLPE断裂伸长率的影响仅限于脱气处理初期,断裂伸长率随脱气时间的增加而增大,之后不再显著变化,将脱气时间控制在168～336 h能有效改善各层绝缘的力学性能。XLPE的介电常数和介质损耗均随脱气时间的增加而减小,但是当脱气时间超过168 h后,各层试样的介电性能变化不明显。     

电机定子线圈绝缘极限起始放电电压的研究

通过对电机定子线圈绝缘中气隙放电的单气隙-介质串联模型和双气隙-介质串联模型的计算和比较,研究了绝缘厚度对气隙放电的极限气隙间距和极限起始放电电压(有效值)的影响。结果表明,当绝缘厚度从3mm增加到7mm时,放电气隙的极限间距从309μm或431μm变化至595μm或667μm,极限起始放电电压从3.52kV或4.76kV增加到6.52kV或7.31kV。     

GIS电缆终端局部放电检测的应用

GIS组合电器的日常局部放电现场巡检以超高频法和超声波法为主,而随着GIS电缆终端的应用,利用脉冲电流法对电缆终端局部放电巡检的方式可有效发现GIS故障,在手段上对GIS巡检是一个良好的补充。针对天津电网220 kV某变电站带电检测发现的某线GIS电缆终端局部放电异常信号,给出了异常设备概况和局部放电发展过程。利用超高频、超声法和SF6气体分解产物进行了复测,并用超声波法对放电源位置进行了定位,确定GIS侧断路器位置存在局部放电。对GIS解体情况进行了分析,证明了通过GIS电缆终端的局放检测发现GIS缺陷的有效性。