基于等离子体模型的气隙局部放电分析及仿真研究

气隙缺陷是造成绝缘设备局部放电的主要原因。通常情况下,局部放电不会直接造成绝缘设备的损坏,但是经过长期的作用,会导致电气设备的绝缘强度下降,加速装置的老化。因此,需要对气隙的局部放电过程进行研究,分析气隙的放电机理,理解在不同条件下气隙局部放电的形式以及气隙放电的规律。基于MATLAB/SIMULINK建立了气隙局部放电的仿真模型,给出了气隙瞬时放电的仿真方法,同时对放电电阻和外加电压对放电次数和放电波形的影响进行了仿真分析。通过对气隙局部放电的模型进行仿真研究,有利于对气隙放电原理的理解。     

水气浸入与护套受潮对复合绝缘子高压端内部气隙电场分布影响研究

为研究复合绝缘子高压端内部芯棒护套间气隙水气浸入和护套淋雨受潮对复合绝缘子高压端气隙电场分布特性的影响,应用有限元分析软件COMSOL建立了交流110 kV复合绝缘子气隙三维模型,分别计算了水气浸入,护套受潮,水气浸入与护套受潮共同作用,对气隙处电场分布的影响。结果表明:水气浸入时,气隙处电场强度会降低10%～24%,但水气溶解气隙处杂质形成的电解液电晕场强较低,对比空气状态下,水气状态更加容易发生局部放电。护套受潮时,气隙处场强畸变增强,且随着受潮程度的增加,电场畸变愈发严重,重度受潮时场强可提高64%左右,且护套表面水分子极化作用会使得芯棒和护套材料老化,降低绝缘性能,对比干燥气隙绝缘子,护套受潮使得局部放电可能性加大。水气浸入和护套受潮共同影响时,由于两者的联合作用,将会极大降低绝缘子的绝缘性能,使得局部放电可能性加大,材料老化加重,最终引发护套击穿和芯棒断裂。     

气压和温度对SF6气体绝缘性能的影响研究

长时间运行的GIS设备内部SF₆气体的绝缘性能受环境温度及内部气压的影响，为了分析环境温度、气压对SF₆气体绝缘性能的影响规律，基于两项近似的Boltzmann方程，求解了不同气压和温度下SF₆气体的电子输运参数，并分析其绝缘性能的变化规律。仿真计算结果表明：温度300 K、0.1 MPa～0.6 MPa气压条件下，随着气压的增大，SF₆气体的约化电离系数增大，约化吸附系数略微增大，计算得到约化有效电离系数增大，因此临界击穿场强增大，绝缘性能越好；在气压0.1 MPa、温度250 K、300 K、340 K的情况下，随着温度的增大，约化电离系数和约化吸附系数变化很小，因此临界击穿场强变化很小，对SF₆气体的绝缘性能影响不大。本研究工作为电力系统中SF₆气体安全稳定运行和气体放电现象研究提供参考。     

棒形悬式复合绝缘子内部缺陷对电场分布的影响

为了对棒形悬式复合绝缘子断裂事故原因进行分析,借助于有限元软件,建立了220 kV复合绝缘子几何模型,对有内部缺陷存在时电场分布特性进行仿真分析。结果表明,气隙周围局部电场增大,且护套内外表面畸变程度不同,存在一个场强梯度,易引起护套击穿;随着气隙长度的增加,电场畸变程度有减弱趋势;水气渗入气隙后,绝缘子护套内外表面电场均减小,但仍存在较大场强差值。电场畸变严重将引起局部放电,若进一步发展会沿电场方向造成碳化通道,加上腐蚀性气体的影响,绝缘子机械性能会大大降低,易引起断裂。     

126 kV GIS三工位隔离开关用绝缘拉杆击穿故障分析

为了分析一起126 kV GIS三工位隔离开关用绝缘拉杆击穿故障原因,通过对绝缘拉杆进行外观检查、耐压及局放试验、X射线检测、解剖观察、电场仿真分析等试验,判定故障的主要原因为绝缘拉杆电场结构设计不合理。金属嵌件与真空浸胶管相交联的三界面场强位置未采取合适的电场屏蔽设计,导致三界面位置楔形气隙及附近气孔直接暴露在高场强下,产生局部放电,长期局放造成绝缘材料劣化,最终发生击穿故障。     

110kV变压器局部放电试验

通过110kV变压器局部放电试验能有效地检测出该产品在生产、使用等过程中存在的问题,这样就能针对性制定相应的安全防范措施,这对变压器的安全运行有十分重要的意义.文章从110kV变压器局部放电概述出发,介绍了110kV变压器局部放电试验,并提出了110kV变压器局部放电过程中需要采用的措施,从而为同类研究提供参考.     

GIS用盆式绝缘子电场分布与绝缘性间关系研究

盆式绝缘子是GIS设备较为重要的绝缘件,在实际运行中,其绝缘性能与电场分布关系密切。从一起盆式绝缘子事故分析入手,对盆子烧蚀产物和故障气体进行成分分析。分析结果表明:盆子局部高场强导致电弧闪络产生大电流,从而引起盆子表面烧蚀和SF6气体成分变化。基于此,通过理论解析方法从金属屑、金属突出物和绝缘介质内部存在气泡3种绝缘缺陷对局部高场强进行理论解释,并得到其局部场强增强系数。随后建立盆式绝缘子三维电场仿真计算模型,得到其电场分布规律,发现盆式绝缘子表面场强分布不均匀,易在中心导体附近形成局部场强集中,应在设计中加强对该区域的屏蔽措施。本文的研究成果对盆式绝缘子的绝缘结构设计以及GIS设备的现场监测和维护具有一定的理论和指导意义。     

基于ESMD的局部放电信号自适应去噪方法

检测电力设备的绝缘缺陷对确保电网安全可靠运行具有重要意义，但电力设备信号易受到现场噪声干扰。因此，抑制局部放电信号背景噪声是准确诊断电气设备绝缘状态的关键问题之一。本研究提出了一种自适应阈值辅助极点对称模态分解(ESMD)的自适应去噪方法，采用ESMD对局部放电信号进行分解得到一系列模态分量，构建基于相关系数和峭度自适应重构准则，以减小噪声干扰对局部放电特征的影响；针对重构的局部放电信号，引入自适应阈值进一步去除重构信号中的残余噪声，从而实现干扰抑制。本算法分别针对局放仿真信号和现场实测信号进行了去噪实验，结果表明，基于ESMD的自适应去噪算法能够有效抑制噪声干扰，保留局部放电信号特征，波形相似系数接近1,提高了局部放电检测的准确性。     

基于PSpice的气体放电管仿真模型的建立

气体放电管以其高电流通量,低极间电容,高绝缘电阻特性,在保护器件中具有重要的位置,一般用于保护电路的最前级,其后级的保护电路由压敏电阻或TVS管组成。本文基于气体放电管的电气特性,利用Spice算法建立气体放电管的仿真模型,对不同上升斜率的8/20us波形和冲击击穿电压进行了仿真。该模型的建立对气体放电管电路的仿真设计有一定的使用价值。     

带间隙线路避雷器雷电冲击绝缘配合特性极性效应研究

部分现行线路避雷器标准仅规定了正极性雷电冲击50%放电电压的上限值,但是在线路避雷器试验及检测过程中,发现负极性雷电冲击电压下线路避雷器与绝缘子串的绝缘配合裕度明显低于正极性,按正极性雷电冲击放电电压进行配置的线路避雷器,在遭遇负极性雷电时,可能出现保护裕度不足的问题。为验证这一现象,基于110kV线路避雷器和绝缘子串开展了大量的研究性试验,并在此基础上建立了放电过程仿真模型,得出线路避雷器的负极性雷电冲击50%放电电压和伏秒特性曲线均明显高于正极性,这种极性效应主要由线路避雷器串联间隙引起。     

沥青混合料介电特性与密度关系研究

为研究沥青混合料介电特性与密度的关系,进行不同压实度条件下沥青混合料介电常数的测定试验。试验采用旋转压实成型试件,通过高温介电常数平台测定不同压实度试件的介电常数,应用复合材料多相介电常数模型计算各试件的毛体积相对密度,与室内水中重法测得实际值相比较验证计算结果的准确性。研究表明：不同级配、集料的矿料介电常数并不相同,矿料介电常数应以标准级配及空隙率试件反算求解,不局限于传统7~9的取值范围;通过Rayleigh模型建立沥青混合料介电常数与毛体积相对密度之间的关系,计算结果与水中重法的测定结果误差小于1%,精度较高;旋转压实成型试件在同一深度处压实不均,沥青混合料毛体积相对密度和空隙率相差分别为0.092和3.5%,试件毛体积相对密度随压实深度增加而逐渐减小。     

GA-BP神经网络在GIS典型缺陷局部放电识别中的应用

基于BP算法的神经网络和基于实数编码遗传算法的神经网络用于模式识别有其各自的优缺点.为此提出利用GA-BP混合算法神经网络,对GIS典型缺陷的局部放电进行模式识别.以超声局部放电探测仪对不同缺陷包括金属突出物、悬浮电位缺陷和绝缘子内部气泡引起的局部放电信号进行了测量,并从测量结果中提取PRPD谱图特征值作为训练样本和测...     

等向应力条件下非饱和原状黄土增湿渗水特性试验研究

渗水系数是非饱和土固结分析的关键参数之一。用自制的非饱和土三轴剪切渗透仪,在无应力及不同等向应力下分别对不同和相同孔隙比的原状黄土进行了直接向试样分级注水使吸力逐渐减小的增湿渗透试验,分析了孔隙比,应力与饱和度及吸力对增湿渗水系数的影响,对比分析了无应力与应力作用下的渗水特性,提出了可以考虑应力与饱和度或吸力影响的非饱和原状黄土增湿渗水的渗透性函数。研究结果表明:孔隙比和应力对渗水系数与饱和度关系及渗水系数与吸力关系皆有影响,吸力较大时对后者几乎没有影响,可近似归一。无应力及不同应力条件下,只要孔隙比相同,则渗水系数与饱和度或吸力关系相同;相对渗水系数与吸力的关系不能归一,同一吸力对应的相对渗水系数随孔隙比的减小或应力的增大而增大,而相对渗水系数与饱和度及吸力比(吸力与脱气值之比)关系皆可以归一。v G-M模型不适用于描述常孔隙比下原状黄土的渗水系数;提出的渗透函数可以预测一定等向应力作用下增湿过程中饱和度增大及吸力减小时原状黄土的渗水系数,预测结果与试验结果吻合较好。     

基于小波变换的局部放电软阈值消噪方法的研究

在阐述小波变换原理的基础上介绍了两种局部放电检测的软阈值消噪方法:Stein无偏风险阈值法和平均阈值法,并利用MATLAB对加入白噪声的局部放电信号模型进行仿真研究。结果表明,stein无偏风险阈值法对单指数振荡局部放电模型消噪效果好,但对于其他三种局放模型,波形失真严重,滤噪效果较差;利用平均阈值法能更好地实现从白噪声干扰中提取原信号。     

饱和粉土含水量及孔隙比TDR原位测试研究

为克服岩土工程勘察中饱和粉土的取样和送样过程中产生的震动及水分损失对其原始含水量及孔隙比的影响,通过建立土体介电常数与孔隙比及含水量的关系,采用TDR测试方法,实现对不同深度饱和粉土的含水量及孔隙比的原位测试.经与室内土工试验结果相比较,表明TDR方法测试结果可靠,且测试速度快、对土层扰动小,是一种值得推广的原位测试手...     

Influence of Non-Plastic Fines on the Response of a Silty Sand to Cyclic Loading

Data from cyclic loading tests on sand-fine mixtures made of Ahmedabad sand and quarry dust are presented. Tests were performed at constant void ratio, constant relative density and constant sand skeleton void ratio, for a variety of fines contents. Instead of looking at the direct effect of fines content on the cyclic response of the sand-fine mixtures, a novel approach of analysing the cyclic test data is proposed, by normalising these data with respect to state. The important difference with other similar work on plain sand is that the reference line for normalising must take account of the fines content. Simple definitions of equivalent void ratio, which take account of fines content, have been used. The results presented indicate that state plays an important role in defining the cyclic resistance ratio and pore water pressure generation during cyclic loading.     

粒状岩土材料颗粒破碎演化规律的模型预测研究

 荷载作用下粒状岩土材料的颗粒破碎改变了粒径分布,从而影响其力学特性。为了揭示应力水平对颗粒破碎的影响规律,利用一系列高压应力下的侧限压缩试验研究钙质砂和石英砂的压缩变形、应力–应变关系、粒径分布的演化和颗粒破碎特性。在此基础上,建立描述粒状岩土材料的应力水平与孔隙比、体应变、相对破碎率等相关关系的数学模型。研究结果显示：无论是钙质砂还是石英砂,随着应力水平的增加,一旦颗粒破碎增长致使砂粒趋向分形分布,体应变与相对破碎率的比值将保持恒定。恒定比值意味着基于体应变就可估算相对破碎率,其数值为石英砂大于钙质砂。如果颗粒分布发展至分形分布,其孔隙比、体应变、相对破碎率的增量随应力水平的变化规律,可以用形式统一的数学模型表达。基于试验获得的模型参数,该模型可用于预测颗粒在分形分布阶段的相对破碎率。     

广义吸力和非饱和土的统一变形理论

本文首先推广了吸力的概念，把一切增加颗粒间抗滑阻力的因素都称为广义吸力，在此基础上把饱和土的有效应力原理推广为广义有效应力原理。接着把饱和扰动土的孔隙状态定义为稳定状态，并提出了广义吸力的丧失将促使欠压缩土和超压缩土均向稳定状态发展的理论。然后建议了一个能同时描述湿陷和湿胀特性的本构模型，并通过模拟试样在不同的加荷方式和浸水共同作用下的表现，说明建议的理论可以描述黄土和膨胀土的基本变形特性。     

考虑颗粒破碎影响的粗粒土临界状态研究

粗粒土的临界状态是构建本构模型的重要工具,目前考虑颗粒破碎影响的粗粒土临界状态并不明确。通过大型三轴CD试验,研究了粗粒土在临界状态时的颗粒破碎规律和应力变形特性,探讨了颗粒破碎对粗粒土临界状态应力比和临界状态方程参数的影响。主要结论如下:①粗粒土的临界状态应力比M_c并不是定值,而是与围压之间呈现出非线性的关系;②初始孔隙比对于临界状态应力比M_c的影响则可以忽略;③初始级配相同,围压和初始孔隙比不同的粗粒土,其临界状态在e–(p/p_a)~ξ平面可以用同一条直线来描述,且直线的参数是与初始孔隙比和围压无关的常数。     

温变条件下石灰岩裂隙渗透特性实验研究

 在中等温度(25 ℃～90 ℃)和渗透压的条件下,裂隙渗透性对矿物质的溶解表现的很敏感。因此重点通过4个温度平台阶段(25 ℃,50 ℃,70 ℃,90 ℃),以温变对流量和等效水力开度的调节过程来反映温度对石灰岩裂隙渗透特性演化规律的影响。测量反应过程中岩样的渗透流量和渗出液的离子浓度,并将测量的渗流量经过经典的立方定律变换得到裂隙开度随时间的变化情况。实验结果表明：升温过程中流量和等效水力开度表现出明显增大的趋势,恒温过程中等效水力开度逐渐变小并趋于稳定;在不变的有效应力下,经历渗透压增大后,随着温度的升高,裂隙开度总体呈下降趋势。通过分析渗流量、等效水力开度和矿物离子浓度随时间变化的过程,以及它们之间的内部关系,得出温度升高能促进应力作用和渗流作用,渗流通道的局部溶解作用也随着温度的变化而改变,从而影响压力溶解和自由溶解的进程。