冲击电压下CVT传递特性及其缺陷故障检测研究

电容式电压互感器（CVT）内部存在绝缘缺陷时,其整体运行状态不会出现明显变化,但CVT频率响应特性会发生改变。为准确检测出CVT内部的绝缘缺陷,通过获取CVT宽频电压传递函数进行CVT绝缘缺陷故障检测。搭建了冲击电压试验平台,通过雷电冲击、操作冲击和振荡操作冲击3种冲击波形,研究了不同类型冲击电压波形下的CVT频率响应特性。研究结果表明,由3种不同类型冲击电压获取的CVT电压传递函数主要参数特征基本一致,在主电容充电电压相同的情况下,振荡操作冲击电压可以提高输出电压,高效地获取CVT宽频电压传递函数。通过对比不同绝缘缺陷条件下由振荡操作冲击电压获取CVT电压传递函数的差异,为利用冲击电压频率响应特性检测CVT内部绝缘缺陷提供了支撑。     

冲击电压下SF_6气体绝缘典型缺陷局部放电特性研究

随着电网电压等级的不断提高,对于高电压等级设备现场只做工频耐压试验已不能满足电网安全需要,针对此情况,IEC推荐采用振荡型雷电波和振荡型操作波作为现场冲击耐压试验用波形,此外,为了对设备的整体绝缘强度进行合理判断,该标准还建议现场做冲击耐压试验的基础上同时进行局部放电检测。为了对比研究振荡型冲击与双指数冲击对绝缘作用的差异,文中首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,对比研究了GIS中典型缺陷在双指数冲击电压和振荡冲击电压下的放电特性。结果表明,振荡冲击能多次激发缺陷发生放电,更容易暴露出金属突起物缺陷。研究结果为现场实现冲击下局部放电检测奠定了试验基础。     

负极性OLIV下GIS局部放电UHF信号的相位特征

为实现冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)局部放电(PD)缺陷的诊断,通过试验测量与信号分析研究了在冲击电压作用下典型GIS缺陷的局部放电特高频信号特征。首先,搭建负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电试验平台,设置高压金属尖端、悬浮金属体、绝缘子沿面等3种GIS典型绝缘缺陷,并组建特高频检波信号采集系统;然后,通过试验获取特高频(UHF)信号,统计生成相位相关脉冲序列(PRPS)谱图、相位角差(??i+1-??i)谱图;最后,分析3种缺陷相位特征谱图的差异及其产生机理。研究结果表明:尖端放电特高频信号主要出现在振荡电压的上升沿,其相位角在90～190°区间;悬浮放电与沿面放电的特高频信号出现在上升沿和下降沿;与尖端放电、悬浮放电不同的是,在??i+1-??i谱图中沿面放电特高频信号的分布在0～45°区间。此结论可作为负极性振荡型雷电冲击电压下GIS局部放电诊断的依据。     

振荡冲击及交流电压下绝缘子表面金属微粒放电特性研究

近年来由于绝缘子沿面放电引起的绝缘故障较为多见,冲击耐压及冲击下局部放电检测是绝缘考核和诊断的有效手段。文中采用IEC 60060-3推荐的振荡型雷电及操作冲击和工频交流电压,针对110 k V气体绝缘组合开关设备(GIS)真型绝缘子金属微粒缺陷模型进行了局部放电特性研究。在工频交流(AC)电压下,局部放电起始电压和闪络电压的差值小于2种振荡型冲击电压,其随气压增大而增加;在冲击电压下,局部放电大多发生在振荡周期的上升沿处,在电压波谷处会出现相反极性的局部放电脉冲;金属颗粒位置对放电量、放电重复率等影响较大。结论表明,相比于工频交流电压,GIS绝缘子表面金属颗粒缺陷在外施电压为振荡型冲击电压时易产生局部放电,说明了振荡型冲击电压局部放电检测具有较高缺陷检出能力。     

雷电及操作冲击电压下几种典型油纸绝缘缺陷模型局部放电特征图谱的分析与比较

在冲击电压试验同时进行局部放电测量,通过分析局部放电量大小,并结合分析放电特征,则可更灵敏地反映被试设备的绝缘故障类型和严重程度,有利于更加准确客观地反映被试品绝缘性能是否满足运行需要。文中首先对冲击电压下典型油纸绝缘电场分布开展了仿真研究,制作了4种典型油纸绝缘缺陷模型。其次采用自积分型罗可夫斯基(Rogowski)线圈型电流传感器测量局部放电高频电流。在雷电及操作冲击电压下对4种典型油纸绝缘缺陷开展了局部放电特征试验研究。试验结果表明:相同绝缘缺陷模型在不同电压波形作用下局部放电波形时域特性明显不同;相同电压波形作用下不同绝缘缺陷局部放电波形时域特征差异明显。这些结果可用于后续建立相应模型的放电特征图谱库,用于不同绝缘故障类型局部放电识别研究。     

基于特高频法的雷电冲击电压下实体GIS导杆尖刺缺陷局部放电检测和分析

为保证气体绝缘组合电器(GIS)的安全运行,在现场开展冲击耐压试验越来越重要,振荡型冲击电压产生效率高,适合现场耐压试验使用。在开展冲击耐压试验的同时测量局部放电,可以更加全面掌握GIS的绝缘状态。导杆尖刺是GIS中比较典型的内部绝缘缺陷之一。为研究GIS导杆尖刺在雷电冲击电压下的局部放电特性,在实体330 kVGIS导杆上布置一尖刺缺陷,施加标准和振荡型雷电冲击电压波形,通过内、外置特高频传感器有效检测了局部放电信号,对比分析了标准和振荡型雷电冲击下的局部放电特性。结果表明利用多个特高频传感器可以有效检测冲击电压的局部放电信号;振荡型冲击电压下,放电信号既出现在电压波峰处,也出现在电压波谷处,而标准雷电,冲击电压下,放电只出现在电压的波峰附近;相比于标准雷电冲击电压,振荡型雷电冲击电压下的放电数较多而放电起始电压较低。     

振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。     

工频–雷电冲击叠加电压检测GIS金属尖刺缺陷有效性研究

气体绝缘封闭式组合开关设备(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统具有广泛应用,GIS运行过程中金属尖刺缺陷严重威胁其绝缘可靠性。然而,高电压等级下金属尖刺缺陷难以被传统现场试验检出。该文提出工频-雷电冲击叠加电压检测法。首先构建工频-雷电冲击叠加电压实验研究平台,针对工频-雷电冲击叠加电压下金属尖刺缺陷放电特性进行研究,继而研究工频-雷电冲击叠加电压检测金属尖刺缺陷方法有效性。结果表明:当交流电压(UAC)大于起晕电压时,同极性叠加导致击穿电压(Us)增大,反极性叠加导致Us减小。叠加相位对Us的影响稍滞后于工频波形。随不均匀度增加,曲线平台期缩短直至消失。在交流电压135°叠加负极性雷电冲击电压,GIS金属尖刺缺陷放电电压最低,外施电压较雷电冲击试验下降24.9%,可以有效检出缺陷。     

振荡型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性

利用振荡型冲击电压进行变压器冲击耐压试验具有波形易于调节、产生效率高的优点,为了研究振荡型类雷电冲击电压和标准雷电冲击电压波形在变压器绕组中分布特性的差异,利用能够产生不同类型冲击电压的发生装置,实际测量了变压器绕组各出线端的电压波形,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击电压波形畸变更为明显,其对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的考核严酷程度更高。     

振荡型雷电冲击电压下SF_6气体中悬浮电位缺陷的局部放电特性研究

为模拟悬浮电位缺陷,设计了一种悬浮电位缺陷模型,并通过构建可产生符合IEC 60060-3标准要求的振荡型雷电冲击电压试验平台及相应的局部放电检测系统,对GIS中最常见的悬浮电位缺陷在振荡型雷电冲击电压下的局部放电特性进行研究,分析最大放电幅值、放电次数等随外加电压增加的变化规律。结果表明:在振荡型雷电冲击电压作用下,悬浮电位放电发生在外施电压的下降沿和上升沿处,随着外加电压的增加,放电最大幅值和放电次数均增加,且放电次数的增加幅度大于放电幅值的增加幅度。     

非标准雷电冲击电压下油纸绝缘击穿特性

变压器实际遭受的雷电冲击电压的波前时间及持续时间变化范围很大,传播过程中的折反射还会造成雷电波的波形振荡。雷电侵入变压器绕组后会引起内部谐振,在匝间和饼间形成较高电位梯度,从而导致匝间和饼间的击穿事故。因此设计了油-隔板和匝间绝缘模型,研究了冲击电压波前时间、振荡频率对绝缘模型击穿特性的影响。结果表明:2种绝缘模型击穿电压均随波前时间的降低而增加,波前时间0.25μs陡前沿冲击电压下的U50%比标准雷电冲击下提高了10%~17%;对于匝间绝缘模型,其放电时延受绝缘层厚度和波前时间的影响显著,并且放电时延对波前时间的敏感度随着纸层层数的增加而升高;匝间绝缘模型能够耐受幅值比标准雷电冲击电压幅值更高的振荡雷电冲击电压,模型的U50%击穿电压随振荡频率增大而增大,振荡频率335 kHz时的U50%是标准雷电下的1.25倍;此外,当匝间绝缘模型中绝缘纸总厚度保持恒定时,绝缘纸层数的增加提高了绝缘模型的击穿强度。     

振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电研究

为更加全面地对GIS设备进行现场试验检测,根据相关规程规定,GIS设备现场交接试验中应增加冲击电压试验.设计了符合IEC 60060-3规定的振荡型冲击电压发生器,制作了不同尺寸的绝缘气隙缺陷模型,并搭建了冲击电压下局部放电脉冲测量系统,研究了冲击电压下尤其是振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙缺陷的局部放电特性,比较了不同电压类型下缺陷的局部放电所表现出的不同特征,分析了冲击电压下气隙缺陷局部放电机理与过程.对振荡型冲击电压在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有一定的指导意义.     

冲击电压下气体绝缘开关设备悬浮缺陷放电特征

为探索冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)悬浮缺陷局部放电检测的有效性及灵敏性,搭建了冲击电压下局部放电试验平台,测量了悬浮缺陷在非振荡冲击波(标准雷电波、标准操作波)、振荡冲击波(振荡操作波)和工频电压下的局部放电信号,提取并分析了悬浮缺陷在不同类型冲击电压波下的局部放电特征谱图,比较了冲击电压波形和工频电压对悬浮缺陷检测的灵敏性。研究结果表明,在非振荡冲击波和振荡冲击波作用下,悬浮缺陷放电稳定、重复性好,冲击电压波对悬浮缺陷的局部放电检测较有效;在不同试验阶段内,振荡冲击电压下的q-?散点图及N-?柱状图以及非振荡冲击电压下的q-Δt/Δu散点图和N-Δt/Δu柱状图的形貌特征差别较大,可作为表征GIS悬浮缺陷放电类型及放电严重程度的特征谱图;在三种冲击电压波形中,振荡操作冲击电压波形对缺陷检测灵敏度最高,是工频电压下悬浮缺陷局部放电起始电压的1.3倍。     

不同类型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性研究

研究表明,变压器在运行过程中所承受的雷电冲击电压在到达线端时均呈现振荡形式。为了研究不同类型雷电冲击电压在变压器绕组中分布特性的差异,本文笔者通过仿真建立变压器绕组模型,得到了不同冲击电压下绕组内部的响应。同时利用绕组分布电压测量平台,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击对绕组端部绝缘的考核更加严格,但其对于绕组主绝缘的考核相对宽松。     

SF_6气体中金属尖端在振荡冲击电压下的局部放电特性

随着气体绝缘开关设备(GIS)现场冲击耐压试验的推广实施,冲击电压下的局部放电检测被作为1种新方法而应用于GIS的现场绝缘诊断,但冲击电压下的局部放电仅被认为是击穿前的预放电现象而缺乏全面深入的研究。为此,建立了冲击电压下的局部放电(PD)宽频带光、电脉冲检测系统,采用标准振荡雷电冲击(OLI)和标准振荡操作冲击(OSI)作为激励源,对针尖曲率半径为25μm、100μm和500μm的金属尖端缺陷在SF6气体中的局部放电行为和统计分布特性进行了研究,并在此基础上针对人工预置金属尖端缺陷的实际GIS试品进行了模拟试验。试验研究发现单次脉冲型放电、紧密的多脉冲放电、稀疏的多脉冲放电、反极性放电及预击穿放电共5种具有典型特征的光、电脉冲(序列);各类放电的出现概率受气压、电压及缺陷尺寸的变化的影响虽具有随机性,但仍然具备可统计性;GIS的模拟局部放电检测表明,2种振荡冲击电压均能够有效检测GIS内部的尖刺类缺陷,其局部放电检测效率高于工频交流电压。     

大容量GIS现场冲击试验问题探讨

受制于传统冲击试验设备技术瓶颈,现场冲击试验,尤其是标准雷电冲击试验难以开展。为此,结合气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)现场雷电冲击试验现状,研究了不同冲击电压波形参数对SF_6气体间隙放电特性的影响,发现冲击电压波前时间对GIS绝缘缺陷检测有效性有显著影响,在一定范围内,波前时间越短,绝缘缺陷检测有效性越高。分析了冲击试验回路参数对冲击电压波形的影响规律,发现负载电容和回路电感是影响冲击电压波前时间的主要因素,提出了2种提高冲击试验缺陷检测有效性的方法:现场试验时可采用隔离开关操作将GIS分成若干段,以减小负载电容;减小冲击电压发生器本体电感,以减小回路电感。     

植物绝缘油纸匝间绝缘的电气性能研究

本研究搭建了匝间绝缘试验平台,并在雷电冲击电压、操作冲击电压和工频电压下开展了植物绝缘油纸绝缘和矿物绝缘油纸绝缘的耐压试验。结果表明：在工频电压下,植物油纸绝缘的击穿电压高于矿物油纸绝缘;在操作冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略高于矿物油纸绝缘;在负极性雷电冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略低于矿物油纸绝缘。考虑到不同规格导线匝间绝缘的击穿电压存在差异,为指导植物绝缘油变压器的匝间绝缘设计,基于试验结果,采用有限元法对矿物油纸匝间绝缘和植物油纸匝间绝缘的场强进行仿真计算,结果表明击穿电压下矿物油纸匝间绝缘的最大场强高于植物油纸匝间绝缘。     

组合式冲击电压发生器

本文提出了一种组合式冲击电压发生器,可产生标准雷电冲击、操作冲击和振荡操作冲击电压等,这种新型冲击发生器可不用任何工具在30min内装(拆)完毕。因此,特别适用于GIS现场试验和学生培训。     

非标准雷电冲击电压模拟技术研究

变电站内实际遭受的雷电冲击电压与在高压设备试验中所用的标准雷电冲击电压存在很大差异。为探讨变电站内设备实际可以承受的非标准雷电冲击电压与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)的差异,设计了一种可以产生模拟非标准雷电暂态电压波形的电路,可对电路元件参数进行调节,研究电路中不同的元件参数对产生的非标准雷电冲击电压波形的影响。非标准雷电冲击电压波形大多是振荡型冲击电压波形,通过Matlab Simulink进行电路仿真,依据仿真设计出能够产生非标准振荡型冲击电压波形的电路。研究结果表明,仿真电路产生的电压波形与实际电路测量得到的冲击电压波形相比较基本一致。该研究为进一步探讨非标准雷电振荡型冲击电压对电介质击穿特性的试验奠定了基础。     

特高压GIS设备现场标准雷电冲击耐压试验技术的应用

气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)在电力系统中应用广泛,其运行安全可靠对电力系统至关重要。现场雷电冲击耐压试验受制于设备体积和回路电感,难以在GIS变电站,尤其是特高压GIS变电站应用。本文分析了目前GIS设备冲击耐压试验现状,并从波形参数、电压极性和加压间隔时间等方面阐述了GIS设备冲击电压绝缘缺陷检出影响因素。基于研发的特高压GIS变电站现场冲击耐压试验用的可移动式气体绝缘标准雷电冲击试验成套设备,成功在1000 kV南京站和苏州站开展了现场标准雷电冲击耐压试验。