气隙缺陷局部放电起始电压估算的研究

根据汤姆森击穿理论,针对气隙缺陷模型,提出了1种基于该理论的局部放电起始电压和击穿电场的估算方法.并通过试验与仿真进行了对比,结果表明,估算公式对局部放电起始电压和击穿电场的估算具有一定的指导意义.     

界面压强和表面粗糙度对聚乙烯与硅橡胶界面的局部放电的影响

设计了聚乙烯与硅橡胶界面在不同界面压力下的局部放电试验系统,通过施加一定的界面压强模拟电缆附件中的界面压强,研究不同界面压强和不同表面粗糙度的聚乙烯对聚乙烯与硅橡胶界面的局部放电起始电压和局部放电特性的影响,通过建立界面接触放电模型和界面电场分布计算方法计算了局部放电起始电压,并结合试验结果分析界面放电机理。结果表明:聚乙烯表面越粗糙,局部放电起始电压越低;随着界面压强的增大,界面的局部放电起始电压增大,局部放电量逐渐减小,总放电次数也减小。     

110 kV交联聚乙烯电缆终端悬浮电位缺陷试验

为研究应力锥顶部台阶处附着的金属片对电缆终端电场畸变程度的影响,基于电场分析探讨了终端悬浮电位缺陷的局部放电发展过程。首先,建立了静电场下电缆终端悬浮电位缺陷的有限元仿真模型,进行了相关的电场理论计算,结合不同缺陷长度对电场畸变程度的影响,分析了沿径向方向电场强度最大值的分布规律;其次,构建了110 kV电缆终端悬浮电位缺陷物理模型,建立了电缆终端局部放电试验平台,获取了悬浮电位缺陷放电信息;最后,根据放电特性划分局部放电发展阶段,分析了各阶段局部放电相位谱图特征,阐述了终端悬浮缺陷局部放电发展过程。结果表明:缺陷部分最大电场强度出现在电缆本体XLPE、金属片、应力锥的交界处,金属片缺陷的长度与电场的畸变程度成正比例关系,且最大场强值已超过设计控制值。通过试验表明悬浮电位缺陷导致电场发生严重畸变,从而引发明显的局部放电现象,且不同电压下的局部放电相位谱图具有明显特征,为电缆终端局部放电模式识别提供了缺陷样本数据。     

预加直流电压对绝缘纸板放电过程的影响特性

为研究预加直流电压对油纸绝缘局部放电过程的影响特性,采用球-板电极模拟油纸绝缘系统中的稍不均匀电场,仿真计算出预加直流电压下球-板电极油纸绝缘系统的电势和场强分布,用脉冲电声法测试绝缘纸板去极化过程空间电荷时空变化特性与界面空间电荷衰减速率,并对试样进行交流局部放电试验,研究预加直流电压与局部放电起始电压之间的定量关系。结果表明:预加直流电压会在绝缘纸板界面产生残留空间电荷,升压过程中使局部放电起始电压和绝缘临界击穿电压均下降;降压过程中局部放电特性不受预加直流电压的影响,且局部放电熄灭电压与预加电压大小无关;随着预加直流电压的提高,每升高相同幅值的预加直流电压,交流局部放电起始电压降低的幅值有所减小。     

试验方法及电极布置形式对变压器油局部放电起始电压的影响

变压器内部局部放电的程度是反映变压器绝缘油老化程度、评估变压器油使用寿命的重要依据.本文采用两种不同试验方法、4种电极布置形式对6种不同含水量的变压器绝缘油进行了局部放电试验,分析绝缘油含水量、试验方法、电极布置形式对局部放电起始电压结果的影响.结果表明:局部放电起始电压不仅与液体电介质本身的物理和化学性质有关,也受到电极布置形式、含水量和试验方法的影响;其中试验方法影响了试验结果的分散性,水分由于改变了液体电介质本身的物理和化学性质,从宏观介电性能、微观电离过程两方面影响了局部放电起始电压,含水量越大,电极布置形式、试验方法对局部放电起始电压的影响越小.随着含水量的增加,影响绝缘油局部放电起始电压的主要因素由电极布置形式、试验方法转变为绝缘油物化性质本身.     

重复加压及直流预压过程对油纸绝缘局部放电特性的影响

换流变压器出厂试验过程,经常遇到直流耐压试验结束后若干h内,交流耐压试验按照GB/T 18494.2执行无法顺利通过的问题,说明直流预压对油纸绝缘交流局部放电特性产生一定影响。为此,采用球-板电极模型模拟油纸绝缘系统中的稍不均匀电场,试验探究重复加压与直流预压过程对油纸绝缘局部放电特性的影响,重点对比分析纯交流初次加压、重复加压以及直流预压3种情况下的局部放电起始电压、临界击穿电压及熄灭电压变化规律。研究结果表明:重复加压过程会大幅减少绝缘系统的局部放电起始电压(降至约33.44%),临界击穿电压下降约7.84%,熄灭电压几乎不受影响,经过高压端接地约8~9 h后,系统内的局部放电耐受水平与初次升压过程水平相当;而直流预压过程会一定程度上减小系统的局部放电起始电压(降至约82.38%)、临界击穿电压(降至约89.75%),且随着直流预压水平的提高上述两参数降幅更加明显,熄灭电压几乎不受直流预压作用的影响,一般经过4~6 h高压端接地静置,直流预压过程对于油纸系统内局部放电特性的影响消失。基于多次试验结果,提出重复加压及直流预压过程产生的空间预存电荷是对交流电压下局部放电特性造成影响的主要原因。     

气体状态对SF6气体中局部放电的影响研究

GIS是现代电力系统中的重要设备，SF₆因其电气强度高等特点而被广泛应用于GIS等气体绝缘设备中。GIS设备运行过程中，SF₆气体状态的变化会影响设备的局部放电。为了考察气体气压、温度与湿度对于SF₆局部放电的影响，搭建了气体气压、温度与湿度可调的局部放电测试平台，利用特高频法与脉冲电流法测量了不同气压、温度与湿度下的局部放电起始电压与局部放电发展特性。试验结果表明，局部放电起始电压随气压升高而升高、随湿度升高先下降后上升以及随温度升高而升高。同时对局部放电基本特性随气压、温度及湿度的变化规律进行了统计分析，为分析现场检测数据及识别放电类型提供了一定的参考。     

油隙间距对油纸绝缘局部放电特性的影响

采用球-板电极模型模拟变压器油纸绝缘系统的稍不均匀电场,研究了不同油隙间距下外施交流电压油纸绝缘系统的局部放电特性.分析了油隙间距对油纸绝缘局部放电特性的影响.     

交直流复合电压中直流分量对油纸绝缘针板缺陷局部放电特性的影响

换流变压器阀侧绕组绝缘承受交直流复合电压的作用,其中直流电压分量对油纸绝缘的影响相比纯交流电压更为复杂。针对复合电压中直流分量对极不均匀电场下油纸绝缘局部放电特性的影响,采用基于脉冲电流法的局部放电测量系统,着重对比了不同直流分量交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷在起始放电和预击穿阶段的局部放电特性。实验结果表明:直流电场作用下的空间电荷积聚形成的反向电场使得起始放电电压和击穿电压随着直流分量的升高而逐渐增大;在整个局部放电发展过程中,直流分量增加时放电脉冲重复率与放电量会降低,而平均脉冲等效时间和等效频率与直流分量间没有表现出直接关系;随着直流分量的增加,局部放电分布相位开始向正半周期移动。实验结果可作为含不同直流分量交直流复合电压下局部放电模式识别的参考。     

局部放电引起的绝缘介质劣化及其测量

电力系统输变电电压的不断提高和限制过电压措施的改进，使长期工作电压对高压设备绝缘介质的影响显得日益重要。现有的研究说明高压设备在工作电压下的局部放电是使绝缘介质劣化并发展到击穿的重要原因，因此测量局部放电在大多数高压主设备的试验程序中被列为一个例行试验项目。许多人还致力于进行局部放电的连续（在线）监测（Jackson，Wilson和Giesner，1980年），以对高压设备的起始劣化报警。1局部放电产生的原因及放电过程1．l局部放电产生原因高压设备在绝缘结构设计时为了使电场分布均匀，大多数电容型绝缘结构（如高压电缆，电…     

交流与直流电压比例对油纸绝缘内部气隙放电特性影响分析

为实现换流变压器故障诊断,研究交流与直流电压比例对油纸绝缘放电特性的影响对换流变压器的故障诊断判据选取具有实际工程意义。因此该文搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘气隙缺陷局部放电测量平台,通过多次试验得到了局部放电特征与交直流复合比例的试验关系;另外建立了油纸绝缘气隙缺陷的物理模型,从理论上分析了比例与放电特征关系的仿真结果。试验测量和理论仿真结果相同:随着交流和直流叠加电压中直流成分的增大,脉冲重复率和放电量不断减小;交流时的放电起始电压低于交直流复合电压作用时的起始电压,而且直流比例越高,起始电压越高;随着交流中直流成分的增加,放电起始相位从交流正负半周过零点附近向负半周期峰值附近移动,换流变压器不同位置的绝缘问题应该采用不同的诊断依据。     

交直流复合电压下油中局部放电的起始过程

换流变阀侧绕组同时承受交流、直流、交直流叠加、极性反转等多种特殊电压形式,其许用场强却未得到同等关注。因此,采用针-板、板-板典型电极模型和脉冲电流法及宽频带电流传感器检测法,研究了变压器油在交流、直流、交直流复合电压条件下的局部放电起始过程;总结了该起始电压随电压类型变化的规律曲线,为换流变许用场强的提出奠定了基础。试验结果表明:针-板电极模型下局放起始电压基本只与交流、直流、复合电压的幅值有关,而与电压类型、复合电压分量所占比例无明显关系;板-板电极模型中,复合电压下交流局部放电起始电压受直流分量的影响很小。通过高速摄像仪记录复合电压下局部放电引发击穿的全过程并估算出了放电增长速率约为1.8km/s;利用扫描电镜观测放电通道表面形貌特征,进而采用表面能谱分析法检测其主要元素含量由高至低依次为C、O、Cu、Si。最后通过复合电压下油中局部放电产生随机分布气泡的仿真模型算出,气泡使局部放电场强严重畸变,不均匀系数f达1.6。     

阻尼振荡波电压和工频电压下XLPE电缆局部放电特性的对比研究

采用工频电压法和阻尼振荡波电压法研究热缩式电缆附件在4种缺陷情况下的局部放电特性,对比分析两种电压情况下的局部放电起始电压和局放模式。结果表明:两种方法在局部放电特性研究中具有一致性,各种缺陷的局部放电统计特征具有较为明显的差异。     

机械应力对聚丙烯薄膜局部放电性能的影响

聚丙烯薄膜在拉伸、收卷、分切等生产过程中以及高压储能电容器的芯子卷绕过程中由于现有技术条件的限制会受到各种不均匀机械应力的作用,这些非均匀应力会造成薄膜上的皱折、电弱点甚至硬伤,即绝缘缺陷。为研究这些缺陷的存在对高压储能电容器的工作可靠性的影响,运用电子拉伸试验机搭建了对聚丙烯薄膜施加可变机械应力的试验模型,并借助高灵敏度的直流局部放电测试系统采集聚丙烯薄膜在承受不同机械应力作用下的直流局部放电特征量,包括起始放电电压、放电次数、平均放电量、最大放电量;从机械应力导致薄膜介质内部出现电荷陷阱的机理分析了局放特征量的变化以及发展趋势。试验分析结果表明机械应力的作用会导致聚丙烯薄膜介质内部微孔增大以及分子链的断裂,介质内部电场严重畸变,从而导致直流局部放电性能的恶化。因此应大力提升电容器的生产和制作工艺,减少不均匀机械应力对薄膜的作用。     

直流预压对油纸复合绝缘局部放电特性的影响

为了研究直流预压对油纸绝缘交流局部放电特性的影响,对预压不同时间、不同幅值直流电压以及去极化后重复加压情况下的油纸绝缘交流局部放电特性,不同预压时间和去极化后的油纸绝缘材料的空间电荷特性进了研究。研究结果表明,随着预压直流电压幅值的增大和预压时间的延长,放电起始电压和熄灭电压减小;随着重复加压次数的增多,放电起始电压先上升后下降,但均低于未预压下局部放电起始电压。分析表明预压直流30min后油纸绝缘空间电荷分布达到平衡状态,预压时间越长,去极化后油纸绝缘材料残余空间电荷数量越多;同时长时高幅值预压会使得与高压电极接触的绝缘纸板表面电荷分布均匀,从而改善油纸绝缘内部的电场分布,进而影响油纸绝缘的局部放电特性。     

振荡电压波作用下电缆局部放电的仿真分析

振荡电压波可以使电缆缺陷部位产生局部放电,可以用来进行电缆局部放电的定位。本文介绍了振荡波电压法在交联聚乙烯电缆局部放电定位中的应用原理,建立了电缆在正常情况下和存在局部缺陷下的二维有限元数学模型,利用有限元分析软件在振荡波电压作用下对电缆进行了电场仿真。仿真结果表明在振荡波电压作用下电缆缺陷部位电场畸变,超过气隙的击穿场强而产生局部放电。该结果为研究和设计振荡电压波系统提供了理论依据。     

交直流叠加电压下针板模型放电及产气特性

换流变压器内电场以交直流叠加电场为主,与交流变压器有明显区别,因此其局部放电和产气特性与交流变压器不同,已有的交流诊断依据不适用于换流变压器,需要重新对判定依据进行总结。搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘针板放电试验平台,通过分析放电特征的时间变化趋势及统计规律,总结不同时间的产气特性,得到了适用于换流变压器的诊断依据。研究结果表明：交直流复合电压作用下放电和产气特性表现出明显的阶段特征,整个过程可以划分为3个阶段：放电起始阶段、发展阶段及临近击穿阶段;根据局部放电和产气特性的规律及趋势可以作为换流变压器针板放电阶段的判定依据,即脉冲重复率很小,烃类气体产出极少为起始阶段;脉冲重复率明显增加,CH4产出量大为发展阶段;绝对产气速率超过0.5 mL/h,C2H2产出量最大,且出现C2H6时为临近击穿阶段。     

基于Ansys仿真的开关柜局部放电研究

局部放电是预示电气设备绝缘状态的重要指标,电气设备内电场的分布与局部放电的产生密切相关。近年来,有关开关柜中母线室、电缆室、手车室、断路器处的电场分布得到了普遍关注并取得了重要研究成果,而针对开关柜内负荷开关本体电场分布的研究较少。文中运用静电场分析的方法,利用Ansys建模仿真得到开关柜内负荷开关处的电场分布图,找出电场强度相对集中的区域,确定了开关柜内负荷开关处易发生局部放电的位置,并通过实际运行状况进行了验证,这是开关柜局部放电监测的重要理论基础。笔者还考虑了环境湿度,通过改变周围环境相对介电常数,寻找到了负荷开关出线端表面电场强度的变化规律,在此基础上提出采取加装除湿器作为改善开关柜内部局部放电的措施。文中电场仿真结果还对同类型半绝缘开关柜负荷开关的结构设计及优化具有重要的指导意义。     

110kV双回线路格构式复合材料杆塔的污秽性能

为了呈现、阐释和解决110 k V双回线路格构式复合材料杆塔在污秽性能试验中塔头局部放电这种罕见的现象和问题,首先介绍了典型设计的110 k V双回线路格构式复合材料杆塔结构特点,开展了真型试验塔头的污秽性能试验,观察到在塔头的玻璃绝缘子钢帽、节点金属螺栓等金属节点处有显著的局部放电现象。然后仿真计算研究了试验塔头的电位和电场分布,结合试验塔头涂污、但不进行喷雾的工频耐压试验以及金属螺栓周围采取涂覆室温硫化硅橡胶(RTV)涂料(提升介质表面介电强度)防护措施后的污秽性能试验,分析获得了塔头金属节点局部放电的机理:在导线试验电压激励下,塔头电位分布不均匀,绝缘子串两端电位差约为49.7 k V,约占试验电压的50%;在污秽和水雾同时存在的污秽性能试验条件下,防污性能较差的玻璃绝缘子串上产生了强烈的污层局部放电和电流;这些污闪电流电荷在金属节点上聚集,导致金属节点电场强度增强,达到电晕放电起始电场强度,引起局部放电。即承受电压较高、防污性能较差的玻璃绝缘子串是导致局部放电的根本原因和源头。据此,提出了采用加均压环的耐污型复合绝缘子替换玻璃绝缘子串的推荐防护措施,试验表明,该措施能有效避免塔头发生局部放电,而且塔头污秽闪络电压可高达145 k V,具有足够的防污裕度。     

基于有限元法的冷缩电缆终端缺陷形态特征与局部放电特性分析

采用有限元法建立35kV硅橡胶预制式电缆终端缺陷模型并进行静电场仿真。针对电缆终端可能出现局部放电的位置,分别用三角形和等腰梯形模型模拟割伤和凹陷气隙缺陷,并建立等比例不同大小的缺陷模型分析其最大场强。利用最小二乘法对试验数据进行插值拟合,得到各位置不同尺寸模型的最大场强分布曲线。该曲线表明铜屏蔽层断口处是容易引起电场畸变并产生局部放电的薄弱环节;同位置割伤缺陷较凹陷缺陷场强大;半导电层断口处由于应力锥的疏散作用场强较小,减小了局部放电的可能;铜屏蔽层断口到半导电层断口之间的区域,存在微间隙缺陷时长期运行可产生局部放电。所得结论对高压电力电缆终端的设计、制作及安装等有一定的指导意义。