一种复合绝缘子老化状态检测技术

硅橡胶绝缘子具有良好的耐污性能,且质量较轻,这一优点使硅橡胶绝缘子得到国内外广泛使用。但随着时间的延长,与电瓷和玻璃绝缘子相比,硅橡胶材质的绝缘子的老化程度更加严重。因此,有效准确地检测复合绝缘子的老化程度是目前该领域的重要研究内容。本研究结合太赫兹技术的优势,利用高频太赫兹信号在硅橡胶中的传播特性,对其老化程度进行定量分析和分类,提出一种基于太赫兹技术的老化程度检测方法。选取华北地区10 kV～110 kV线路电压等级11支绝缘子样品,并对样本老化程度进行标定和老化分级。对该11支样品使用太赫兹矢量网络分析仪进行测试,根据S11参数曲线和样本的老化分类,通过比较太赫兹信号垂直入射绝缘子的回波损耗,可得出复合绝缘子所处老化等级,进而判断老化状态。使用小波去噪和BP神经网络对产生的太赫兹信号进行预处理,与未信号预处理的进行对比,结果表明,前者对绝缘子的老化程度的检测结果更加精确。     

基于低频信号注入法的电缆绝缘在线监测

本文提出一种基于介质损耗法的电缆绝缘在线监测方法——低频信号注入法,通过向电缆注入电压信号并测量其响应的低频介质损耗来判断电缆绝缘材料的老化程度。通过仿真和计算得到电缆低频介质损耗因数随电缆绝缘材料老化程度的变化规律,并通过低频介质损耗仿真试验对模拟计算结果进行验证。结果表明:对于不同故障的电缆绝缘,可以通过介质损耗因数的变化来判断其绝缘状况,因此通过低频信号注入法判断电缆绝缘状况是可行的。     

固体绝缘材料热老化电气特性的研究

油浸式变压器所用固体绝缘材料的介电常数大小和耐高温性能是影响变压器容量和尺寸大小的重要因素。本文选择了聚酯薄膜、聚碳酸酯、聚苯硫醚三种耐高温聚合物材料为试验对象,在130℃条件下进行了最长1 200 h的热老化试验,测试了各试样老化前及老化各阶段的介电谱(相对介电常数、介质损耗因数随温度变化特性)和击穿强度。测试结果表明,三种聚合物材料老化前后的相对介电常数值均比油浸变压器目前常用的绝缘纸板的小(更加接近变压器油),相应的介质损耗因数也远远低于绝缘纸板;聚苯硫醚和聚酯薄膜的相对介电常数和介质损耗在90℃附近明显增大,但聚碳酸酯的相对介电常数和介质损耗基本不变;在油中热老化后,三种聚合物材料的介电常数和介质损耗随温度变化的趋势与未老化的相似;在老化各阶段,聚酯薄膜、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料的工频击穿强度基本与热老化时间无关。综合聚酯薄膜、聚苯硫醚和聚碳酸酯三种聚合物材料热老化前后的介电特性变化情况,对比常用的绝缘纸板的特性,考虑到相对较低的介电常数与介质损耗因数和较高的击穿场强,聚碳酸酯是一种相对理想的有可能用来替换常用绝缘纸板的替换材料。     

热老化对220kV硅橡胶电缆接头绝缘材料介电性能的影响

以220 kV硅橡胶电缆接头绝缘材料为研究对象,在175℃、225℃下进行加速热老化试验,并对不同热老化试样的相对介电常数、介质损耗因数及电气强度等进行测试,研究热老化对硅橡胶材料介电性能的影响。结果表明:热老化过程中硅橡胶试样的相对介电常数逐渐增大。受热老化对硅橡胶试样电导及松弛过程的影响,试样的低频损耗及松弛损耗随着老化温度的升高和老化时间的增加而逐渐增大,而高频损耗变化不明显,但均大于未老化试样。试样在热老化过程中随老化时间的延长,电气强度逐渐下降,老化后期绝缘性能劣化。     

太赫兹波在绝缘材料测厚中的应用

太赫兹波在绝缘介质中的传播速度与折射率相关,在材料折射率已知的情况下,通过太赫兹波的时延特性可实现材料的厚度测量。电网设备中的许多绝缘部件由于结构不规则、不能破坏,其厚度难以用常规方法直接测量,而太赫兹波的特性使其具有一定的适用性。文中结合传播模型分析了太赫兹波传播过程中多次反射波的叠加效应,测试了不同厚度的硅橡胶、环氧玻纤平板材料的透射波与反射波特性,分析了太赫兹时域波形在介质中传播的时延、衰减与介质厚度的关系,提出了在透射和反射两种模式下绝缘材料厚度测量的方法。研究表明,太赫兹透波在绝缘材料的厚度测量中有较高的精度,可应用在材料测厚、护套均匀性测试等场合。     

热氧老化对XLPE太赫兹频域介电特性的影响

为了研究XLPE电缆绝缘的老化特性,对110 kV商用XLPE电缆绝缘在130℃下进行实验室加速老化实验。采用太赫兹时域光谱仪分别测试参考试样和XLPE试样的时域信号,经过快速傅里叶变换获得相应的频域信号,并计算XLPE试样在0.5～2.5 THz内的介电常数实部和虚部。通过差示扫描量热仪和傅里叶变换红外光谱研究老化过程中试样化学结构的变化。结果表明:随着老化时间的延长,XLPE试样的结晶度减小,氧化产物增多,老化XLPE试样在0.5～2.5 THz的介电常数实部高于未老化试样,而介电常数虚部小于未老化试样。热老化过程中,XLPE发生了分子链断裂以及氧化反应,其化学结构被破坏,分子链段运动能力增强,导致XLPE在太赫兹频率的介电常数实部增大;老化导致XLPE的结晶度减小,晶格振动强度减弱,使得介电常数虚部减小。     

脂环族环氧树脂材料湿热老化特性研究

为了研究脂环族环氧树脂材料在南方高温高湿环境下的老化特性,文中对脂环族环氧树脂护套材料进行了湿热老化试验,然后在不同的老化时间下取出试验样品,进行拉伸强度及拉断伸长率、体积电阻率、吸水率、介电常数和介质损耗角正切值、扫描电镜、热失重、傅里叶红外光谱等测试分析,并和硅橡胶绝缘子护套材料进行了对比。结果表明：脂环族环氧树脂和硅橡胶材料均受湿热环境的影响,拉伸强度、拉断伸长率和体积电阻率减小,介电常数、介质损耗角正切和饱和吸水率增大,热分解温度基本不发生变化。湿热环境对脂环族环氧树脂材料的拉伸强度影响较大,而对硅橡胶材料的拉断伸长率影响较大;湿热老化使得脂环族环氧树脂材料主要发生酯键水解,而硅橡胶材料的Si-O-Si主链发生了断裂。     

热老化对发电机定子线棒用环氧—云母绝缘频域介电特性的影响

为了研究热老化对发电机定子线棒用环氧—云母绝缘频域介电特性的影响,在170℃环境下对线棒样段进行加速热老化试验,老化时间分别为0、7、14、21 d。通过频域介电谱法测试了不同老化时间试样的频域介电谱,分析了老化时间对介质损耗和相对介电常数的影响;采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱对环氧—云母绝缘体系老化前后的微观形貌和化学结构等理化特性进行表征。结果表明:在老化前期,由于绝缘体系固化交联结构得到加强,极化强度减弱,导致介质损耗和相对介电常数与未老化试样相比有所下降;随着老化时间变长,老化程度增大,绝缘体系的大分子链出现热氧分解,粉云母层也开始出现裂解,产生大量极性游离基团,从而导致介质损耗和相对介电常数增大,同时长时间的老化也会使绝缘体系出现分层、剥离等劣化现象;环氧—云母绝缘的介电谱随着频率增大而减小,未老化和短时间老化的试样在低频段会出现松弛区;高频下介质损耗和相对介电常数虚部受到老化程度影响较小,不同老化时间试样差别不大。     

基于太赫兹时域光谱的XLPE老化评估研究

合理预测交联聚乙烯（XLPE）电缆的老化状态，及时更换老化严重的电缆，对于电网的稳定运行至关重要。本研究对XLPE绝缘电缆试样进行145℃的加速热老化实验，分析了相关微观理化特性，并建立了太赫兹频段介电参数与微观结构之间的关联。结果表明：随着老化时间的增加，XLPE的结晶度降低、热稳定性下降，羰基指数增大，表明XLPE老化程度逐渐加剧；在太赫兹频段范围内，介电常数实部受结晶度、极性基团含量等多种结构因素的共同影响，导致其与老化时间之间的关系不明确，但介电常数虚部的变化主要由源于极性基团的偶极子高弹态极化引起，表现出随老化时间增加而逐渐增大的趋势。经拟合发现介电常数虚部与羰基指数呈正相关关系，因此太赫兹频段介电常数虚部能够较好地反映XLPE试样的老化程度。     

35 kV干式空心并联电抗器匝间绝缘材料特性分析

深入开展35 kV干式空心并联电抗器匝间绝缘材料特性分析研究,对35 kV干式空心电抗器制造材料选择、工艺改进和运维方式具有重要意义。为此,文中研究了不同热老化程度和吸湿对电抗器匝间绝缘材料聚酯薄膜介电特性的影响。通过研究发现:不同老化温度(110、130℃)下,干燥的聚酯薄膜相对介电常数、介质损耗正切值和电导率在老化后期(120 d)都呈现增大的趋势。在较高老化温度下,样品介质损耗正切值增加更加明显。不同老化温度下,吸湿对相对介电常数的影响结果不同。在不同老化程度下,吸湿后的样品其低频下介质损耗正切值仍然呈现增加的趋势,但在高频下其值有所减小。