The improvement of the electrical insulation of high voltage electrical machines

Comparative parameters are presented for the electrical insulation systems of high voltage electric machines. Composite insulation materials produced by different manufacturers are studied. The influence of the structure and composition of electrical insulation materials on the main operation parameters (electric strength, dielectric losses, the mechanical characteristics, and resistance to thermal cycling) of the insulation systems of electric machines is shown.     

10kV电力电缆绝缘在线监测的一种新方法

在简述现有的电力电缆绝缘监测方法的基础上,提出了一种基于模型参数识别的电力电缆绝缘在线监测的新方法,对10 kV电力电缆每条线路的每一相分别建立数学模型,基于模型参数识别方法建立以线路参数为未知量的微分方程,利用实时采集到的电压、电流求解最小二乘意义下的模型参数估计值,依据得到的电缆线路对地绝缘电阻值,从而判断电缆的绝缘水平。经EMTP仿真结果验证,该方法正确、可靠,并且可以和馈线保护合为一体,满足自动化的要求。     

基于模糊神经网络高压电气设备绝缘状况评价方法研究

提出了利用模糊逻辑-神经网络分析高压电气设备绝缘参数变化趋势的方法。根据在线监测获得的实时和历史数据确定绝缘参数变化的趋势法,应用隶属函数实现对变化趋势的描述,建立了相应的数学模型。基于模糊神经网络构造了评价绝缘状况的“正常”、“观察”和“检修”的模糊评价体系,把绝缘参数变化归为“减小”、“平稳”和“增大”3个模糊集合,得到评价设备绝缘状况的变化趋势准则。该方法可用在高压电气设备绝缘在线监测系统中,保证在线监测的准确性和可靠性。     

Mechanical characteristics of line post type polymer insulation arm for 154 kV

This paper describes the mechanical characteristics of a 154 kV line post type polymer insulation arm that functions both as the steel arm and as the porcelain insulator of the currently used steel transmission towers. The 154 kV line post‐type polymer insulation arm consists of polymer composite insulators, called units, that include two horizontal units with an open angle, to respond to a longitudinal load of 40 kN, and a suspension unit to respond to a vertical load. Its installation length is about 2.3 m. Samples of the insulation arm were installed at different places on an electric wire to form a truss structure and a frame structure, in order to examine their mechanical characteristics. For the truss structure, neither remarkable bending stress nor torsional stress was observed in the FRP core. The mechanical force design of the insulation arm can be evaluated in reference to the axial force of the FRP core only. The buckling coefficient, for evaluating the axial force of the insulation arm with the truss structure, was experimentally identified. Moreover, we were able to show that a static load test, for evaluating the mechanical force performance of the insulation arm against a longitudinal load, is more severe than an impact load test at the same longitudinal load. ©1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(2): 23–30, 1999     

交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

植物油-纸绝缘的电老化寿命试验研究

植物绝缘油具有高燃点和高闪点，几乎可完全生物降解以及良好的电气性能，是目前国际上重点研究的环保型液体绝缘材料。油纸绝缘结构因其稳定的性能而在电力设备中得到广泛的应用，因此评估植物油-纸绝缘的寿命具有重要意义。采用逐步升压法对植物油-纸绝缘模型进行加速电老化试验，利用双参数Weibull分布对试验数据作统计分析，反幂函数和指数函数拟合试验数据并求得电压耐受系数；同时进行矿物油-纸绝缘模型的加速电老化寿命试验，对比分析了2种油纸绝缘的加速老化性能。试验结果表明，由于植物绝缘油的介电常数比矿物绝缘油的高，使植物油-纸绝缘结构的电场分布比矿物油-纸绝缘结构的均匀，因此植物油-纸绝缘的电老化性能优于矿物油-纸绝缘。     

换流变压器阀侧绝缘电场特性研究

采用Matlab软件仿真分析换流变压器阀侧绕组端部电场的励磁电压类别后建立了电容系数和电导率复合介质电场的数学模型,并对其复合绝缘结构建模,用有限元分析法分析计算各种励磁电压作用下的电场分布,得出了换流变压器阀侧绕组端部电场的复杂特性,为换流变压器阀侧绕组端部的安全绝缘设计提供了科学依据。     

J611热收缩薄膜交织布绝缘保护带的研制

介绍了热收缩薄膜交织布绝缘保护带的研制、试验以及应用情况。该保护带具有良好的机械强度、电气绝缘性能及使用工艺性,解决了真空压力浸渍过程中电机定子端部浸渍树脂流失问题,有着很高的应用价值和推广前景。     

基于改进电声脉冲测试系统的油纸绝缘混合体系空间电荷动态行为特性

目前国内外关于油纸绝缘介质空间电荷特性的研究全部基于油浸绝缘纸,且已有的电声脉冲测试系统无法实现对油隙与油浸纸组合而成的混合体系的空间电荷特性的测试。通过采用改进的电声脉冲测试系统首次对油隙与油浸纸板组合而成的混合体系的空间电荷动态行为特性进行研究,分析空间电荷积聚对油纸混合体系内部电场分布的影响。研究发现油纸绝缘界面处及油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷和电场畸变程度与绝缘油和油浸纸板的电导率关系很大。由绝缘油劣化导致油纸绝缘系统的电导率提升更易引起油浸纸内部场强严重畸变,油浸纸内部最大场强约达到平均场强的2.5倍。而由油浸纸电导率增大引起的油纸绝缘系统的电导率提升减轻了油浸纸内部的电场畸变程度,但电荷快速迁移会导致介质热效应显著也易诱发击穿。消除绝缘结构界面引起的空间电荷积聚效应、限制空间电荷在绝缘介质内部的快速迁移或使电荷在介质内部分布更加均匀,从三方面出发将有助于抑制空间电荷的危害。     

非线性均压材料的设计理论与参数调控

具有非线性电学参数的材料,其电导率或介电常数能够随着空间电场做出自适应的改变,从而达到智能改善绝缘介质空间电场分布均匀性的效果,可用于缓解高压设备局部集中的高电场。目前,国内外已经能够制备出具有高稳定水平的非线性电导特性的材料,如以氧化锌压敏微球为填料,以绝缘材料为基体的复合物。该文详细综述了国际上对于非线性电导材料均压的设计理论,介绍了如何根据实际改善电场分布的需求选择非线性均压材料的参数。在此基础上,总结国际上学者对于在材料制备过程中调控材料非线性参数以满足均压设计需求的研究工作。本文也对非线性均压材料在应用于实际高压设备方面的进展做了简单介绍。     

高压SF6电流互感器绝缘特性分析

高压SF6气体绝缘电流互感器(简称HV SF6TA)由于绝缘气体本身特性,其内部电场分布的均匀程度和电场强度分布必须严格控制,以保证其高绝缘特性。电场计算是绝缘分析的重要手段。HV SF6TA场域结构复杂,为进行绝缘分析与结构设计,以220 kV HV SF6TA实际产品结构为研究对象,采用有限元数值求解方法,建立了含SF6、绝缘瓷套、空气等多重介质的三维电场数学模型,采用区域分解和自适应剖分技术相结合,对三维电场进行了仿真求解,得到了复杂结构中三维场域电场分布,找到了HVSF6TA内部最大场强所在位置以及绝缘薄弱点。为提高HVSF6TA全场域电场的均匀度,避免电晕放电等击穿现象的发生,绝缘设计中对法兰盘附近加设屏蔽环以及在一次导体端部加设屏蔽环两种方案的电场进行了分析,并将HV SF6TA各结构部件沿面电场分布以及全场域电场分布进行了对比分析,为HV SF6TA绝缘结构设计提供了数值基础。     

Understanding water treeing mechanisms in the development ofdiagnostic test methods

Recently, several diagnostic methods for measurement of permittivity and dielectric loss have been developed for non-destructive testing of water-tree degraded XLPE cables. Critical degradation is found to be associated with a more than proportional increase of the dielectric properties when increasing the applied test voltage above a certain level. In this paper an explanation for this nonlinearity will be presented, using a mechanical approach to the water treeing phenomenon. The water treed insulation is considered to consist of small water filled voids separated by crazing zones. At relatively low water content and low applied test voltage, several of these crazing zones are likely to be closed and insulating. When increasing the test voltage, Maxwell mechanical stresses will cause water to penetrate into the crazing zones, thus making electric contact between the elongated water droplets. Results from finite element method (FEM) calculations of electric fields and losses show that the effect of this will be to enhance the electric field at the tip of these conductive channels and to increase the dielectric losses of the water treed insulation     

在绝缘诊断试验技术的发展中了解水树机理

近来 ,有几种测量介电常数和介质损失的诊断方法已被发展为用来对水树枝劣化 XL PE电缆进行非破坏性试验。当所施加的试验电压超过一定值时 ,发现临界劣化不仅仅与介电性能成比例。本文采用一种力学模型来描述水树枝现象的这种非线性。绝缘中的水树枝被认为是由被微裂纹区隔离的一系列充水微孔构成 ,在相对较低的含水量和较低试验电压下 ,有的裂纹区即可能产生自愈合作用并且恢复绝缘状态。当试验电压上升时 ,Maxwell电机械应力将导致水分侵入裂纹区 ,并导致拉长的水滴间出现电接触。对电场和损耗的有限元法数值计算结果表明 ,这种影响将使导电通道端部的电场增强 ,同时导致含水树枝绝缘的介质损耗增加。     

基于力学损耗和介质损耗参数分析大型发电机主绝缘的老化特征

大型发电机的主绝缘是发电机的主要组成部分这一,大型发电机的可用性和剩余寿命在很大程度上取决于主绝缘的状况,目前,大型发电机主绝缘普遍采用环氧云母绝缘体系。针对发电机运行中主绝缘的老化情况,选用环氧云母体系绝缘材料,进行了电热应力联合作用下和热机械应力作用第化实验;采用新的分析方法－动态力学分析法测试了不同老化时间的绝缘材料的老化特性,并且将动态力学参数与介质损耗参数作了比较;从而提出了用态动力学参     

交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征

油纸绝缘沿面放电是换流变压器中常见的一种故障类型,了解换流变压器内沿面放电现象及特征对实现设备故障诊断具有重要意义,不过由于换流变压器内主要为交直流复合电场,放电现象与交流单独作用时有明显区别,所以诊断判据应不同,但是目前缺少换流变压器的诊断依据,因此为了得到换流变压器沿面放电的诊断依据,搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电检测平台,观察了交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电现象,统计了局部放电和油中溶解气体特征变化规律,根据放电特征和油中溶解气体产物将放电严重程度进行分级,为换流变压器诊断提供判据。结合交直流复合电压作用时沿面局部放电及产气特征可以为换流变压器故障严重程度提供判定依据。     

绝缘纸中空间电荷效应的模拟研究

为明晰空间电荷对油纸绝缘纸板中电场强度的畸变效应、纸板老化状态与空间电荷的作用机制,采用双极性载流子输运模型,对不同老化状态的绝缘纸板中的空间电荷特性进行数值模拟。对于同一老化状态下的绝缘纸板施加直流电压时,纸板中会出现同极性电荷积聚现象,且正极性电荷的分布范围较负极性显著变窄;随着加压时间的增加,纸板中的电场畸变率呈增大趋势。当绝缘纸板老化程度加深时,其陷阱密度和深度均会增加,致使空间电荷在纸板的近电极侧大量积聚,进而削弱纸板和电极边界处的电场强度,加剧纸板内部的场强畸变;且绝缘纸板老化愈严重,空间电荷对电场的畸变作用愈突出,使得绝缘纸板加速老化,容易诱发绝缘击穿故障。研究结果可为变压器油纸绝缘设计提供参考。     

高压直流XLPE电力电缆预制式接头的设计

交直流绝缘层中本构方程的相似性决定了直流交联聚乙烯(XLPE)电缆附件与交流XLPE电缆附件的结构和设计原理的相似性。但是两种电场下本征参数性质的不同又使得直流XLPE电缆附件的设计不同于交流XLPE电缆附件的设计。为合理设计直流XLPE电缆接头,借鉴交流XLPE电缆接头设计的经验,给出了详细的设计直流XLPE电缆接头结构的方法。在直流XLPE电缆接头的设计中,界面空间电荷的抑制是接头设计成功的保证;而对界面空间电荷的抑制就需要界面两侧绝缘的介电常数和电导率的合理配合。最后,以30 kV直流XLPE电缆中间接头的设计为例,通过仿真计算得出,在高压屏蔽层端部附近界面上的允许切向电场强度取为1.5 kV/mm时,EPDM与XLPE在设计电场下符合应力锥优化设计要求的电导率比值范围可取为(0.5,5),在此范围之外的电导率比值的材料是不可以用来设计直流XLPE电缆中间接头的。     

1000kV GIS用套管的设计

1000kV GIS用套管是GIS中的关键设备,为实现1000kV GIS用套管的自主设计这一我国特高压技术工程的重大突破,在对日本NGK公司研制的1000kV GIS用套管的结构及参数进行讨论的基础上,从1000kV GIS用套管的结构、额定电流选择与散热、套管防爆技术、套管均压环设计、套管内屏蔽设计等方面详细介绍了1000kV GIS用套管的设计要点。计算结果表明:1000kV GIS用套管采用金属屏蔽结构比较简单,工艺上容易实现,通过计算其电气性能和机械性能能够满足工程要求。同时,1000kV GIS用套管设计上还需要考虑大电流下的一次导电管的散热及瓷空心绝缘子的防爆问题。     

1 000 kV级240 Mvar并联电抗器的研发

介绍了国内1000kV级240Mvar并联电抗器的研发情况，对技术参数、产品结构及设计中的关键技术，如电抗器主绝缘电场、纵绝缘强度、截波、冲击分布、结构件中的漏磁、铁心振动计算模型，降低噪声的措施等作了较详细的分析与介绍。     

发电机绝缘受潮分析与处理

空冷式发电机在停运状态下绝缘容易受潮,主要表现在泄漏电流显著增加、绝缘电阻显著降低。按照规定,绝缘电阻低到一定数值,是不允许运行的,必须进行干燥处理。本文结合发电机的结构特点对绝缘容易受潮的原因进行了分析与判断。并介绍了短路法处理发电机绝缘受潮的方法,该方法操作简便、节省时间、效果良好。