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。     

高压直流GIL中盆式绝缘子表面电荷积聚与消散的仿真研究

温度梯度和表面电导作为影响盆式绝缘子表面电荷积聚和消散的重要因素却常被忽略。基于因GIL不同筒壁温度与中心电极构成的不同温度梯度而形成的表面电导率梯度和固体侧体积电导率梯度进行有限元仿真,研究温度梯度和电压幅值对绝缘子表面电荷积聚和消散的影响及GIL实际运行过程中的表面电荷积聚和消散主导机制及最适筒壁温度。研究结果表明,高压直流下盆式绝缘子表面电荷积聚和消散的主导机制均为体电导主导,表面电导的贡献比体电导小2个数量级,气体电导的贡献可忽略不计,绝缘子表面电荷积聚和消散均符合双指数函数模型,上表面电荷聚散相比下表面对温度梯度的敏感性更高,提高筒壁温度可有效削弱绝缘子表面沿面电场畸变、抑制表面电荷积聚并促进表面电荷消散,GIL最适筒壁温度在318K附近。     

800 kV直流电压测量装置原理及绝缘结构分析

针对直流电压测量装置的长期运行极易出现的绝缘闪络及关键阻容网络的选型等问题,对高压直流电压测量装置的设计原理及绝缘结构进行了深入分析,为解决长期运行极易出现的径向的闪络问题,提出了内外部分保持合理的绝缘距离, 对于关键阻容网络的选型问题,给出了相应的参考值;以800 kV直流电压测量装置的为例,用ANSYS有限元仿真,分别论证了装置在直流场、交流场、单级损坏、绝缘子长期运行后表面积污秽等各种极端情况下绝缘的可靠性。为特高压直流电压测量测量装置的设计提供了参照依据。     

聚丙烯载流子输运与能量积累调制直流击穿威布尔分布特性仿真研究

聚丙烯因其优异的电气和化学性能被广泛应用于薄膜电容器,但直流电场中电介质的击穿是制约电容器储能密度提高的关键因素.外施强电场作用下,电极/绝缘电介质界面注入的电荷在电场力驱动下输运并积累能量,形成泄漏电流,积聚空间电荷、畸变电场,最终导致绝缘电介质发生击穿破坏.从载流子输运和能量积累造成绝缘电介质击穿的物理过程,提炼出...     

复合绝缘子的表面电场仿真与泄露电流实验研究

为了研究复合绝缘子盐污和受潮对绝缘子表面电场分布的影响,分析了绝缘子污秽发生闪络放电的原理。通过有限元分析软件ANSYS建立复合绝缘子模型,分析绝缘子在敷盐和受潮时导致电场分布畸变以及表面电场分布不均匀的影响。并通过实验研究绝缘子闪络电压和泄露电流值及其波形,试验结果表明复合绝缘子水滴和盐污影响表面电场分布,盐密度和湿度的增加会加大泄露电流值增大。     

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电特性

针对变压器在雷电冲击试验中出现局部放电却无法有效诊断分析的现状,构建油纸绝缘多尺度气隙缺陷模型,探究冲击电压条件下局部放电特征。基于油纸绝缘气隙缺陷在雷电冲击电压下的放电特点,将雷电冲击电压作用时间划分为波前时间、半峰值时间、延迟时间和去电荷时间四个阶段,详细阐述了去电荷阶段局部放电驱动机制。结果表明,半峰值时间和去电荷时间内局部放电脉冲极性相反,且在去电荷阶段内脉冲放电无过冲振荡现象,随着气隙高度的增大,延时放电时间延长,平均放电量增加,累积放电量减小,且放电重复率减小。     

±800kV换流变压器套管电场分布三维仿真研究

为解决特高压直流套管绝缘破坏问题,分析了±800kV特高压直流套管的特性,利用Ansoft软件建立套管的三维仿真模型,计算了特高压直流套管在稳态直流、工频交流和极性反转电压下套管内部的精确场强和电位分布,并得到了在温度梯度作用下直流电压和极性反转电压下的特高压套管的电场、电位仿真结果。结果表明,直流电压下,套管的最大电位与交流电压相比,高出约37%。在法兰处,直流电压下其最大电场强度为2.07MV/m,交流电压下其最大电场强度为1.5MV/m,最大电场强度高出27.5%。靠近中心导管端部分的SF6气体中电位分布较集中。温度梯度影响下套管的硅橡胶伞裙最高场强出现在极性反转完成时第5片伞裙附近,最高场强达到1.16 MV/m。相比于常温下硅橡胶伞裙最高场强0.85 MV/m提高了36.4%,说明套管的电场强度更容易发生畸变,将导致绝缘问题的发生。研究成果可为特高压直流套管设计提供参考。     

回复电压法用于变压器油纸绝缘老化状态评估

油纸绝缘材料发生老化现象时,往往会引起固体绝缘纸板材料中含水量增加及绝缘系统电介质响应特性改变。若对其进行回复电压测量,会表现出峰值升高、起始斜率增大以及峰值时间缩短等定性特征。为了进一步量化油纸绝缘老化现象与回复电压之间的关系,在介绍回复电压法基本原理的基础上,针对实验室内不同老化程度和不同含水量的油纸绝缘系统进行了回复电压试验,并结合现场实测经验,提出了基于回复电压的油纸绝缘老化状态评估方法。结果表明,油纸绝缘老化或受潮会显著降低其极化谱的主时间常数,绝缘固体材料的含水量与主时间常数的对数之间存在定量关系,利用主时间常数可以有效评估油纸绝缘的老化状态。     

基于EMAF的新型电力系统电压畸变工况下并网逆变器快速锁相方法

为了提高新型电力系统电压畸变工况下电压信号同步相位的检测精度,提出了一种基于增强型滑动平均滤波(EMAF)算法的快速锁相算法。首先使用dq旋转坐标变换获得直流电压信号;然后利用EMAF算法滤除谐波、负序分量及噪声;最后,通过数学推导公式获得并网同步信息,实现并网逆变器的高性能控制。该算法无需复杂的锁相闭环回路,即可实现同步相位和电压幅值的快速检测,消除电网电压幅值、相位和频率跳变对正序分量提取的影响,具有较强的适应新型电力系统畸变环境的能力。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

温度和气隙对油纸绝缘回复电压参数的影响

针对温度和气隙对电力变压器油纸绝缘回复电压参数的影响,在实验室内搭建回复电压测试模型对有无气隙和不同温度样品进行试验分析。结果表明,温度不变时,气隙能促使回复电压最大值曲线在极化初期产生峰值;气隙存在时,温度的增加使中心时间常数值随时间线性增大;气隙和温度均使初始斜率初始值增大,衰减速度加快,回复电压各参数曲线幅值增加。     

冲击电压下真空中固体沿面闪络的试验研究

在分析真空中沿面闪络放电机理的基础上,综述了真空中绝缘子表面闪络的各种主要影响因素。选用尼龙材料在真空条件下施加冲击电压,采用平面平行电极,开展沿面闪络试验。试验结果表明,当气压在3×10－3 Pa到9.4×10－2 Pa范围内时,绝缘材料闪络电压在8~12 kV波动;气压在2×10－1 Pa变化到4.5×10－1 Pa时,绝缘材料闪络电压骤降。由此可见,在3×10－3Pa到4.5×10－1 Pa范围内,随着气压的变化,闪络电压先有一个小的波动,后下降再上升的变化趋势。该结果为相关的研究工作提供了试验数据。     

10 kV配电线路带电作业遮蔽用具—绝缘毯温升特性分析

10 kV配电线路带电作业过程中,为避免作业人员发生触电事故,需采用绝缘毯等绝缘遮蔽用具对带电体进行包裹遮蔽。通过温度—流体场耦合方法模拟了10 kV配电线路带电作业时绝缘毯的温升和散热过程,分析了绝缘毯的材料、长度、厚度、风速和日照强度等对绝缘毯温度分布的影响。结果表明,相同条件下,树脂绝缘毯的温升低于橡胶绝缘毯;绝缘毯包裹厚度的减小和风速的增大对绝缘毯的散热具有一定的促进作用;日照强度升高100 W/m2时,橡胶和树脂绝缘毯的温度分别升高0.9、0.8 K左右,日照是绝缘毯温度过高的主要因素之一;虽然树脂绝缘毯的散热性能更好,但其熔点较低,在高温重负荷环境下应避免树脂绝缘毯的温度过高。     

Anisotropic thermal conductivity measurement of carbon-fiber/epoxy composite materials

This project originated from a need for understanding heat transfer in carbon-fiber/epoxy natural-gas tanks undergoing rapid heating during refilling. This paper presents both experimental and theoretical work concerning evaluation of the thermal properties of carbon-fiber/epoxy composite materials. An effective measurement system was implemented based on steady-periodic heating: a platinum film sputtered on the surface of a sample was periodically heated by an AC current at frequency ω. The phase lag and amplitude data of a voltage signal at frequency 3ω related to the temperature response information in the platinum film were collected from the experiment. An impedance analysis model was employed to convert the phase and amplitude of the voltage to those of the temperature response. The anisotropic thermal properties were deduced from an inverse parameter estimation model, which was a least-square systematic comparison between experimental data and the theoretical model. The anisotropic theoretical solution was derived based on the Green’s function solution. Poly(methyl methacrylate) (PMMA) samples were used as reference samples to verify the measurement system. Both in-plane and through-thickness thermal conductivity of carbon-fiber composite samples were obtained and presented simultaneously.     

Evaluation of Field Insulation of Turbine-Generators with Higher Thyristor Excitation

Application of a thyristor excitation system with high ceiling voltage to the turbine-generator field has required precise evaluation on field insulation, especially against spiky voltage. This paper reports on the investigation of breakdown through and over the surface of field insulating components for thyristor voltage. Particular emphasis is placed on the method for estimating voltage endurance characteristics for thyristor voltage in hydrogen. We established a simple evaluating method on the rotor slot armor by using the relation of voltage endurance characteristics between ac and thyristor voltages. Estimation tests have proved that hazardous points are (a) the surface flashover of the creepage block for initial-stage characteristics and (b) degradation of the slot armor due to partial discharge for long-term characteristics.     

界面微气隙大小对复合绝缘子绝缘性能的影响

为了给复合绝缘子制造、安装和运行提供技术指导,对复合绝缘子界面微气隙周围的场强及电位分布进行了研究。通过对实例中复合绝缘子界面局部微气隙进行三维建模计算,分析微气隙内部场强电位分布、芯棒-护套界面上的场强分布及伞裙边场强电位分布随微气隙大小的变化规律。结果表明,随着界面局部微气隙的变化,复合绝缘子电场、电位分布均发生改变,且气隙越大,气隙附近的场强畸变越严重;气隙大小对电场的影响远大于对电位的影响;存在界面微气隙后,场强畸变最严重的部位是芯棒-护套界面,该处最易发生放电;此外,随气隙的增大,伞裙边场强分布整体呈增大趋势,增加了复合绝缘子界面放电的可能性。     

山区超高压输电线路玻璃绝缘子串防覆冰闪络措施研究

秦岭山区由于其特殊的地理环境和气象条件屡屡出现山区内线路绝缘子覆冰闪络故障。由于绝缘子串覆冰后冰凌桥接伞裙,造成绝缘子串电压分布的畸变,致使绝缘子串闪络电压降低并引发冰闪。在绝缘子串中安装大盘径绝缘子可以阻断冰凌桥接通道,在一定程度上提高绝缘子串覆冰闪络电压,如安装数量和方式合理,可以保证绝缘子串的正常运行。     

基于GNBR算法的BP网络对绝缘子 运行状态预测研究

电力系统输电线路绝缘子运行中受到空气环境的污染,绝缘子表面污秽主要有大气中的盐密和灰密成分,不同地区不同环境下盐密和灰密对对绝缘子闪络电压影响具有非线性关系,为了较好辨识此非线性关系,运用基于GNBR算法的BP神经网络诊断该非线性关系,BP网络中采用GNBR算法,使网络具有很好的收敛性和很高的辨识精度,解决了BP网络局部最优、训练速度慢和辨识精度低的问题。实验结果表明设计的基于GNBR算法的BP神经网络能够很好地辨识绝缘子污秽对闪络电压的影响关系。     

大豆绝缘油的制备与性能研究

以市售大豆油为原料,通过活性白土减压吸附、碱性Al2O3降酸、微孔滤膜真空抽滤和减压蒸馏深度净化等精炼工艺过程,制备出一种环保型植物绝缘油。理化与电气性能测试结果表明,其闭口闪点达230℃,水分含量低于10 mg/L,酸值(KOH)降低至0.02 mg/g,90℃介质损耗因数tanδ为0.23%,体积电阻率ρ达8.66×1010Ω.m,击穿电压大于60 kV,关键性能指标满足"变压器油(GB2536-90)"标准对500 kV超高压电气设备用油的要求。     

220 kV线路差异化防雷评估与改造技术

西藏电网220 kV线路差异化防雷评估与改造技术,以雷电监测数据、地形地貌为首要评估要素,综合考虑线路走廊的地闪密度、雷电流幅值、塔型、各基杆塔接地电阻实测值等多元参数,制定差异化的防雷技改方案.线路雷击闪络风险综合评估后的治理原则,以“堵”为主.在交直流线路混架的特殊架构下,结合220 kV环网运行经验、防雷调研成果、防雷措施的优缺点以及防雷适用范围的分析与比较,从安装线路避雷器及接地电阻改造入手,进行防雷综合治理,以期降低220 kV输电线路的雷击闪络风险.