变压器中性点气水两相组合流体保护间隙工频放电特性数学解析

气水两相组合流体放电特性研究对于污水处理、高电压绝缘、水下声源等领域,以及在变压器中性点保护间隙方面,具有重要的意义。针对不同间隙总长度和不同喷水长度的气水间隙在实验室条件下进行工频放电试验,分析其放电特性的变化规律。研究表明:气水间隙比之相同长度的空气间隙易于击穿;当气水间隙总长度L固定时,气水间隙的放电特性曲线均呈现近似V型的特征;当间隙总长度L不同时,曲线最低点A所处的位置不同,随着L增大,点A向右上侧移动;3条V型曲线点A右侧部分近似直线,几乎重合;当L不同时,3条曲线点A左侧部分形态一致呈线性,且随着L增大而向右上侧移动;将气水间隙应用于电力系统变压器中性点保护,具有较可观的价值。基于试验结果分析,通过对试验数据进行数值拟合建立了气水间隙的数学解析式。根据该数学解析式,可以计算出气水间隙在不同间隙总长度和不同喷水长度下的击穿电压和最低击穿电压所处的位置,从而指导应用于变压器中性点保护间隙。     

110kV变压器中性点水流保护间隙与避雷器并联保护方式

为克服传统保护方式的缺陷,提出了1种水流保护间隙和避雷器并联的110 kV变压器中性点新型保护方式。在系统发生非全相运行故障或者单相接地短路且失地时,水流保护间隙形成且立即被击穿(即水流保护间隙动作),从而保护变压器中性点绝缘和避雷器。在雷电过电压下,由避雷器动作泄放雷电流,水流不会喷出,不会形成水流间隙,间隙不会动作;在其他过电压下,水流不会喷出,间隙和避雷器均不动作。对已研制成功的整套水流保护间隙与避雷器并联新型控制系统进行大量试验,研究结果表明:水流保护间隙的工频放电电压和放电分散性都低于同等距离的空气间隙,当工频电压升高到快接近放电电压时,在高压电极头部会产生强烈的电火花。水流保护间隙和避雷器并联新型保护方式可以可靠工作,更有效保护变压器中性点绝缘。     

含悬浮导体的棒-板间隙工频击穿特性

为揭示工频电压作用下空气间隙介入悬浮导体后的击穿放电特性,论文开展了80 cm棒-板间隙布置不同形式悬浮导体后的击穿放电试验.试验研究了悬浮导体直径及布置位置对间隙击穿电压的影响,并基于高速摄影仪及平面镜搭建的间隙放电观测系统研究了放电过程及其路径特征.研究结果表明:直径与长度之比大于0.6的大直径悬浮导体布置于间隙中...     

多种污染因素对尖—板空气间隙放电电压的影响

本文研究了多种大气污染因素对尖一板空气间隙放电电压的影响。清洁雾有助于提高空气间隙的放电电压,特别是雷电冲击放电电压;盐雾对冲击放电电压也有提高,但却使交流放电电压有所降低;固体微粒对间隙的击穿强度没有明显的影响;只要间隙中不形成连续不断的水流,高压电极上出现的水滴对闪络电压也无影响;内燃机的排气对操作波放电电压没有影响,但却使工频电压下降约20%左右。     

基于支持向量机的棒-板空气间隙击穿电压预测方法及其应用

空气间隙的击穿电压与放电起始前的电场分布特征存在多维非线性关系。为了实现空气间隙的击穿电压预测,以电场特征集作为输入,以间隙在加载电压下是否击穿作为输出,采用支持向量分类机建立击穿电压预测模型。针对极不均匀电场空气间隙的击穿特性受电晕影响的问题,提出两种修正方法:通过增加受电晕影响的训练样本数据,提高预测模型的泛化性能;或基于"电晕云"的思想进行二次电场计算及特征量提取,对预测模型的输入特征进行修正。采用修正后的模型对极不均匀电场下棒-板间隙的工频击穿电压及棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压进行预测,预测值与试验值吻合良好。该方法有利于减少试验次数,降低试验成本。     

220kV线路悬式绝缘子串异物临近放电机制研究

为研究玻璃绝缘子串在鸟粪和鸟巢材料(异物)下落时的放电机制,用铁丝模拟异物进行了试验研究,首先开展了异物临近时间隙放电试验,基于对不同铁丝长度和空间布置时放电电压的测量和放电路径的观察,分析了放电机制。研究表明:当足够长的铁丝临近绝缘子串时,放电过程仅是铁丝上下两端空气间隙的击穿过程;当较短的铁丝临近时,放电过程为空气间隙击穿和绝缘子沿面放电的混合。然后开展了铁丝与金具电极间隙放电试验,基于对不同间隙长度下放电电压的测量,分析了间隙放电特性,研究表明铁丝–金具间隙与典型的棒–棒间隙击穿特性相似,理论计算中取平均击穿电压梯度为4.0 kV/cm。最后建立了实际线路和试验布置的三维有限元模型,研究异物临近对绝缘子串周围电位和电场分布的影响,将仿真计算得到的放电电压与实际试验电压进行对比,验证了试验结果的准确性。放电机制、试验和仿真结果可为输电线路杆塔涉鸟故障风险区域划定提供参考依据。     

含杂质流动变压器油放电特性研究

为了对比研究流动变压器油中金属微粒和气泡放电特性的差别,在模拟实验放电平台上对含杂质流动变压器油进行了局部放电（PD）和击穿实验,并对放电信号的波形进行对比分析,构建放电相位分析（PRPD）图谱。结果表明：流动变压器油中两种缺陷的放电特性有明显的差别,金属微粒PD可以激发特高频信号,而气泡PD仅能激发甚高频信号;金属微粒PD几乎遍布整个工频周期,气泡PD主要分布在工频负半周（236°～305°）。与金属微粒相比,气泡对变压器油击穿电压的影响更为严重。     

用于110kV变压器中性点的新型棒-板-棒组合保护间隙

针对110 kV变压器中性点棒-棒间隙与金属氧化物避雷器并联的保护方式中,间隙与避雷器配合困难而产生的间隙"误动"和"拒动"问题,提出了一种新型的棒-板-棒保护间隙,并通过工频放电试验与雷电冲击放电试验比较棒-板-棒间隙和棒-棒间隙。试验结果表明:在相同试验条件下,与棒-棒间隙相比,棒-板-棒间隙工频放电电压的平均值降低了8.03%,雷电冲击放电电压的平均值提高了16.39%;相比110 mm棒-棒间隙,有同样工频放电电压的125 mm棒-板-棒间隙的雷电冲击放电电压提高了28.91%。因此新型棒-板-棒间隙能够更好地和避雷器进行绝缘配合,且具有可靠的机械性能。     

110、220kV变压器中性点保护用新型复合间隙

为解决目前110、220kV变压器中性点保护用棒-棒间隙电极分体装设时存在距离调节不准、放电电压不稳定等固有缺陷,研制了一种新型复合间隙。根据间隙保护原则确定间隙的技术条件并设计了间隙的结构;通过Ф14-75°和Ф20-45°羊角间隙的工频和雷电冲击放电试验确定了复合间隙采用Ф14-75°羊角电极及其间隙距离。考核羊角间隙和棒间隙耐弧性能的工频电弧试验结果表明:羊角间隙的放电电极在间隙放电后未发生烧蚀现象,保证了放电电压的稳定性,验证了新型复合间隙更适合变压器中性点保护。     

淋雨对棒-板长空气间隙正极性直流和工频放电影响

对典型棒-板间隙在不同间距、不同淋雨工况下,开展了正极性直流和工频电压下的放电试验研究。结果表明,与标准气象条件相比,淋雨条件将降低棒-板空气间隙的正极性直流击穿电压值和工频击穿电压值。可为超高压、特高压输电线路塔窗空气间隙的工程选择提供试验依据。     

含有电位悬浮导体的组合空气间隙放电特性实验研究

为研究交流电压下含有电位悬浮导体的组合空气间隙放电特性,文中以棒—板组合空气间隙模型为研究对象,实验研究了悬浮导体的空间位置对组合间隙放电过程的影响。研究表明,悬浮导体位于高压电极或接地电极附近,短间隙在较低电压下首先被电弧短接,随着电压继续增加,整个间隙完成击穿;悬浮导体位于间隙中部,电压达到临界值时,多个间隙几乎同时击穿。电场仿真表明,悬浮导体引起的空间电场畸变是影响组合间隙放电过程的主要原因。在此基础上,通过实验进一步研究了悬浮导体长度、位置,高压电极和接地电极形状对击穿电压的影响。研究结果对深入理解含有电位悬浮导体的空气间隙放电机理以及击穿特性具有一定的参考价值。     

变压器中性点间隙过流保护作用分析及构成原理探讨

在110kV及以上的中性点直接接地的电网中,普遍采用分级绝缘的变压器。实际运行时,通常只有部分变压器中性点直接接地,这样,当系统发生接地故障.中性点接地的变压器跳开后,电网零序电压升高或谐振过电压等都会危及变压器中性点绝缘。为防止工频过电压损坏变压器中性点绝缘,对220kV中性点目前普遍采取装设放电间隙,并利用中性点套管电流互感器或在放电间隙回路装设独立的电流互感器,构成变压器中     

大气条件对空气间隙放电特性的影响及其数值解析式

空气间隙放电与大气条件有关。将常态大气条件下的普通空气作为研究对象,探讨了不同大气条件下空气隙在耐受工频电压和雷电冲击电压下的放电特性,获取了因大气条件变化而导致空气隙的工频与雷电冲击击穿电压的波动范围,并建立了对应的数值解析式。该式能把工频电压和雷电冲击电压下空气隙的放电曲线箍在特定的范围内。实测结果表明所建立的数值解析式与试验值有较好的吻合性。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅰ)—试验研究

长空气间隙在负极性操作冲击电压下具有非线性放电特性。为了研究典型长空气间隙的负极性放电特性,利用7 500 kV冲击电压发生器产生20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波,开展了间隙距离为1～10 m的棒–棒间隙、棒–板间隙和棒–线间隙的负极性放电特性试验研究,并与其他学者的试验结果进行对比分析。试验结果表明:随着间隙长度的增加,棒–棒间隙、棒–板间隙、棒–线间隙的50%放电电压都趋于饱和,但棒–板间隙的饱和趋势最为明显;当间隙长度为4 m时,棒–板间隙与棒–棒间隙的50%放电电压大小关系发生翻转;间隙的平均击穿场强随着间隙距离的增大而减小。该研究揭示了1～10 m长空气间隙的负极性操作冲击放电特性,加深了对长空气间隙放电特性的认识。     

基于分段平均电场强度的短空气间隙击穿电压预测

空气绝缘间隙在高压输电系统中广泛存在.为了实现短空气间隙的工频击穿电压准确预测,将空气间隙击穿路径上的分段平均电场强度作为输入量,间隙的工频击穿电压作为输出量,利用支持向量机建立击穿电压预测模型.通过分析空气间隙的分段平均电场强度特性,将空气间隙的击穿特性分为有突增现象和无突增两种,借助支持向量机对无突增现象的空气间隙...     

雾霾模拟环境下棒-板间隙交流放电特性研究*

目前国内外学者对雾中棒-板间隙交流放电特性做了大量研究,但往往忽略了灰霾颗粒的影响,且尚未深入研究雾与雾霾环境下棒-板间隙交流放电特性的区别,因此设计了雾霾模拟装置对棒-板间隙进行交流放电特性研究.在纯雾、纯灰霾及雾霾三种环境下进行棒-板间隙的交流放电试验,比较了棒-板间隙交流放电特性的区别,分析了雾霾颗粒对棒-板间隙交流放电特性的影响机理.结果表明:该模拟装置能模拟自然雾霾;纯雾环境下,棒-板间隙击穿电压随雾浓度呈先增后降的趋势;纯灰霾环境下,灰霾颗粒粒径小于10μm时的击穿电压低于干燥空气击穿电压,颗粒粒径大于10μm时的击穿电压高于干燥空气击穿电压,在粒径相同的条件下,击穿电压与灰霾浓度及成分都相关;雾霾环境下,间隙击穿电压高于干燥空气击穿电压,低于纯雾条件下间隙击穿电压,与雾霾粒径大小呈负相关,不同雾霾浓度下的间隙击穿电压会因雾霾成分而变化.     

低气压下开关柜空气间隙工频放电特性

开关柜内裸露的导体之间易形成各种空气间隙,其工频放电特性对开关柜的绝缘性能有很大的影响。为得到开关柜内不同空气间隙类型在高海拔下的工频放电特性及其影响因素,以40.5 kV开关柜母线室存在的4种典型的空气间隙及棒-板间隙为研究对象,在人工气候实验室进行了海拔232~3000 m下的低气压工频放电特性试验。结果表明:开关柜内不同空气间隙类型的放电电压U明显不同,放电电压U随气压P下降的趋势也不同;在开关柜空气间隙海拔校正时,湿度h对间隙放电电压的影响较小,仅简单考虑气压是可行的;开关柜空气间隙的电场分布比棒-板间隙更不均匀,其放电电压U可能比棒-板间隙更低;此外,开关柜空气间隙在间隙距离d小于400 mm时放电电压U与距离d呈非线性关系。     

模拟山火条件下导线-板间隙击穿特性影响因素分析

利用模拟山火试验平台,开展导线-板间隙在不同燃烧条件下的工频击穿特性,分析植被类型、燃烧强度、风速和坡度等因素对间隙击穿特性的影响机制。结果表明:不同类型植被火焰下,间隙的击穿特性差异较大,杉树枝叶和杉树干火焰下,间隙的工频击穿电压分别约下降为纯空气间隙的10%和20%;当火焰桥接全部间隙时,植被燃烧强度对间隙击穿特性的影响较小;随着坡度的增加,火焰间隙的绝缘强度出现大幅度下降。因此,对实际输电线路,需重点关注坡度较大的地方,特别是"V"形山谷位置,更易出现山火引发线路跳闸事故。     

110kV主变压器中性点间隙击穿跳闸分析及对策

近几年宜宾电网多次发生110kV系统接地故障时,主变压器中性点间隙击穿,主变压器间隙过流保护动作主变压器跳闸的事件。从主变压器中性点间隙击穿的原因分析来看,主要是主变压器中性点出现了持续时间较长的暂时工频过电压。因此需要从缩短故障清除时间、适当延长主变压器间隙保护跳闸时限、加强运行接线方式管理等方面着手,避免主变压器因中性点间隙击穿引起主变压器无故障跳闸。     

组合空气间隙交流击穿电压计算方法研究

典型空气间隙的击穿电压特性是外绝缘设计的重要依据,为研究电位悬浮体对空气间隙击穿电压的影响,文中以简化的组合间隙放电模型为研究对象,实验研究了悬浮导体长度和高压电极形状对组合空气间隙击穿电压的影响特性和变化曲线。基于实验数据和观测到的放电现象,文中在考虑子间隙的击穿顺序和流注通道压降的基础上,建立了组合间隙击穿电压的计算模型。利用该模型对含有电位悬浮导体的组合间隙击穿电压进行了计算,结果表明,文中提出的计算模型得到的击穿电压计算值和实验数据相比,相对误差小于5%,说明该方法对于计算含有电位悬浮导体的组合空气间隙击穿电压具有一定的适用性。