直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性

为研究直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性,组建了一套直流电压下局部放电试验系统以及由局放超高频检测和超宽带检测组成的测量系统,其中脉冲电流超宽带检测的作用是确保超高频检测获取的信号来自于试品自身的局部放电。试验设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷,并引入毫瓦分贝(DBM)频谱分析对超高频信号进行了统一化处理,以比较不同缺陷模型对应的超高频信号。直流下试验结果表明:局部放电电流脉冲具有极快的上升沿,能激励起大于300MHz的超高频电磁波,它可以通过超高频传感器加以耦合接收。各种缺陷模型局部放电的DBM频谱分布各异,超高频段能量幅值最大处也不一样。因此若想以高信噪比实现直流下局部放电超高频信号的在线监测,需要使用中心频率可调的窄带滤波器。这些特性为直流输电系统中使用油纸绝缘的电工设备进行局部放电超高频信号在线监测提供了试验依据。     

基于小波包能量熵的油纸绝缘气隙放电阶段识别

油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信号进行频带划分,获取其各频带下信号能量分布以及局放发展过程信号总能量发展情况,基于不同频带下信号能量变化特征提出以小波包能量熵作为局部放电发展特性的新特征量,通过小波包能量熵在整个过程中的循环变化特征规律,提出以小波包能量熵"阶跃"断层点为支点的局部放电阶段有效划分方式,并根据小波包能量熵在不同阶段的阈值特点,建立通过阈值判定来识别局部放电发展阶段的模型。     

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。     

基于超宽频带法的油纸绝缘局部放电检测方法

油纸绝缘缺陷是引起油浸式变压器绝缘故障的主要原因。传统脉冲电流法进行油纸绝缘局部放电检测的频率较低、频带较窄,难以全面反映局部放电信息,影响绝缘状态估计。为此设计和使用了一种有效测量频带为30 kHz～50 MHz的超宽频带局部放电检测方法,该方法有效测量频带较宽,可以更加准确地反映局放信息,更适用于局放类型的识别。在实验室中分别搭建变压器油纸绝缘3种典型缺陷模型下的局放实验平台,采用超宽频带局部放电检测法和传统脉冲电流法分别对局放信号进行同步采集,并对其检测数据进行对比研究。为直观对比两种局放检测方法的应用效果,基于两种检测数据,设计了受限玻耳兹曼机结合灰狼优化支持向量机算法模型进行局放类型识别。结果表明：在超宽频带检测方法下,3种典型缺陷模型下的局部放电幅值、放电次数的相位分布具有各自特点,且不同于传统脉冲电流法;分别基于两种方法提取的特征参数值具有较大差异;在文中所举分类方法和选择特征量的情况下,基于超宽频带法的局放类型识别准确率达到97.22%,相比于传统脉冲电流法具有更好的分类识别效果。     

变压器局部放电脉冲时域及频域分析

文章分析了变压器内部易产生局部放电的绝缘结构，构造了四种典型局放模型，利用研制的宽带测量系统提取其放电脉冲波形，并对波形作了时域及频域的分析。分析表明不同放电波形的特性参数有很大差别，放电能量主要集中在5MHz以下。     

电力变压器典型放电模型试验研究

设计制作了5种油纸绝缘结构模型用以模拟变压器中的典型缺陷。利用数字式局放测量系统获取了大量放电谱图和放电脉冲波形。分析了不同缺陷类型的局部放电特性,为进一步研究电力变压器局部放电模式识别和绝缘老化特征提供了科学依据。     

直流下局部放电试验与测量系统设计

笔者组建了一套直流下局部放电试验与测量系统,由放电脉冲波形超宽带测量系统和超高频信号测量系统组成。设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷。直流下试验结果表明:缺陷模型放电稳定,相同条件下放电重复性好;测量系统可以准确检测到放电脉冲波形和超高频信号。为研究直流下局部放电脉冲单个波形、脉冲序列以及超高频信号在线监测等提供了试验研究平台。     

直流下油纸绝缘中局部放电脉冲典型波形及其参数提取

笔者介绍了直流下局部放电脉冲波形测量系统的组建以及测量电阻的校验。利用该试验系统对模拟换流变压器油纸绝缘的5种典型缺陷模型进行了局放脉冲波形测量。试验结果表明:直流下油纸绝缘中缺陷放电稳定,脉冲波形无振荡分量和过冲,且不随电压变化而发生畸变。在对典型脉冲波形进行预处理的前提下,使用形状参数法、自相关函数法、AR模型参数法以及Renvi信息量进行了波形特征参数提取。所得结果为深入研究直流下油纸绝缘中局部放电机理、局放在线监测系统的频率特性以及放电类型的波形识别提供了实验依据。     

固体绝缘中气隙尺寸对局部放电过程的影响

为了分析和评估固体绝缘中气隙缺陷局部放电的危害,提高局部放电检测的工程应用水平,试验研究了固体绝缘单一气隙缺陷模型;测量了不同模型试品的局放起始电压、起始放电量及放电信号波形;分析了固体绝缘内部气隙缺陷的几何尺寸对局放特性的影响;考察了不同几何尺寸缺陷放电的发展过程和脉冲电流波形特征,发现不同尺寸缺陷结构的放电特性有所差异;归纳了不同场强下气隙放电的变化规律。试验结果表明,气隙缺陷尺寸越大,越易产生放电且放电量越大,外施场强增加则放电量增大,而固体绝缘中的局部放电随气隙缺陷尺寸变化表现出有差异的波形特征。     

局部放电HF/UHF联合分析方法的现场电缆终端检测应用

使用局部放电检测方法检测高压电缆终端内的绝缘缺陷问题.根据高压电缆终端产生局部放电的不同信号传播特性,设计基于高频HF(High Frequencv)和超高频UHF(Ultra High Frequencv)检测原理的局部放电信号传感器以及便携式检测设备等,并开展现场电缆终端的局部放电在线检测.高频电流传感器可耦合接地线上流过的高频放电电流信号,而超高频传感器则感应空间传播电磁波信号.利用便携式检测设备实时采集数据结果,通过提取脉冲信号波形和多传感器信号联合比较分析等手段,对检测到的脉冲信号进行区分,排除外界干扰,分辨来自电缆终端内部的真实局部放电信号.现场检测结果表明,基于HF和UHF的局部放电联合分析方法,能够提高电缆局部放电辨别的准确性和有效性.     

油纸绝缘局部放电脉冲参数统计分析与老化状态诊断技术

不同老化程度下油纸绝缘中的局部放电会由于材料特性的不同而表现出不同特征。鉴于此,在实验室搭建了抗干扰能力强的局部放电测量系统,制作了6种具有不同老化程度的纸板内部缺陷模型试品。通过对不同试品局部放电单个脉冲波形的测量,以期获得可表征油纸绝缘劣化程度的局部放电脉冲参数统计特征。研究发现:虽然油纸绝缘局部放电强度具有很大的随机性,但随着油纸绝缘老化程度的增加,局部放电脉冲的上升时间减小,而且半高宽降低,局部放电脉冲频率增加特别是脉冲上升时间与油纸绝缘老化关系明显;该现象可用于判断纸板的老化状态。研究结果为油纸绝缘老化状态的评估提供了一种新的判别方法。     

高压交联电缆接头局部放电的电容耦合法检测及分析

为研究110kV交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电(partial discharge,PD)特性,设计并构造了5种典型绝缘缺陷,通过建立电缆接头局放试验研究平台,采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号,构造出三维PRPD(phase resolved partial discharge)谱图表征缺陷放电状态,并采用单次放电脉冲时域波形的3、4阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示,电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放,且不影响电缆接头及本体的绝缘性能;所构建的5种典型缺陷在工频电压激励下,放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同,用时域波形的3、4阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。     

油纸绝缘气隙模型局部放电特性试验研究

为了研究直流输电系统中换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,设计构造了典型的油纸局部放电模型———气隙放电模型。针对同一模型分别施以交流电压、直流电压以及冲击衰减振荡电压,采用IEC 60270-2000推荐的脉冲电流法分别检测与分析该模型局部放电的不同特征参数。对比研究了在交流、直流及振荡冲击电压下油纸绝缘气隙放电模型的局部放电脉冲特征参量包括局部放电起始电压、熄灭电压、放电波形、放电水平、放电重复率等,对实现换流变压器的局部放电在线监测与绝缘状态综合评估有一定的指导意义。     

交直流复合电压下油纸绝缘内部气隙缺陷局部放电特性

为了研究换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,制作了典型的油纸内部气隙缺陷放电模型,设计了交流和直流电压叠加的实验回路,模拟换流变压器绝缘承受的电压类型。针对实验模型施加不同分量的交流电压和直流电压,用脉冲电流法分别检测该模型局部放电的各个特征参数,进行比较研究。总结了复合电压下油纸气隙放电模型的局部放电脉冲特征规律,并分析了其放电机理。结果表明,交直流复合电压下的油纸绝缘气隙放电具有不同于交流和直流下局部放电新的特点。为实现换流变压器的绝缘状态在线监测与综合评估积累了经验数据。     

油纸绝缘直流极性反转试验及局部放电测量

对油纸绝缘缺陷模型在极性反转过程中局部放电特征图谱以及空间电荷特性进行了研究,实现了对油纸绝缘极性反转过程中局部放电信号和空间电荷的测量。     

变压器典型局部放电脉冲电流及其激发的电磁波信号特征研究

针对变压器绝缘系统典型缺陷,利用脉冲电流检测阻抗和微带天线传感器采集了4种典型局部放电脉冲电流及其激发的电磁波信号,对比研究了脉冲电流和电磁波信号的时域和频率特性。通过分析得到以下结论:不同放电类型的脉冲电流及其激发的电磁波信号时域波形有所不同,对同一种放电类型而言,脉冲电流为典型的脉冲形状,而电磁波信号呈纺锤型,且电磁波震荡时间远大于脉冲电流,除悬浮放电的电磁波震荡时间达到100μs以外,其余3种的震荡时间在50μs左右;4种放电类型的频谱特征也有所不同,其主要幅值均分布在100 MHz以内,存在1~2个主要的频率峰,油中楔形放电的电磁波信号频谱图毛刺与较其他3种频谱分布范围最为分散。     

油纸绝缘气隙放电发展能量熵特征研究

油纸绝缘是变压器绝缘系统的重要结构之一,气隙放电是油纸绝缘局部放电的主要形式;研究气隙放电及其发展过程的特征信息,对于及时了解绝缘劣化状态和发现潜伏性故障具有重要意义。通过模拟实际变压器运行环境,建立气隙放电模型,根据油纸绝缘不同劣化状态的变化对局部放电能量分布造成的突变影响,构建了以不同频带能量分布为基础的能量熵模型,提出将能量熵作为气隙放电发展的新特征量,每次能量熵的"阶跃"变化分别对应油纸绝缘不同劣化状态的转换,通过试验验证了其有效性,为探索新的特征参量揭示油纸绝缘气隙放电的发展特性提出了新的思路。     

油纸绝缘老化的超宽频带局部放电信号时频域特性逐步判别分析

传统局部放电检测方法测量和分析1MHz以下信号,测量频带窄、信息量少、易受干扰,不能全面反映局部放电本质特征。首先对多个试品进行电热联合老化试验,然后用超宽频带局部放电测试系统,将时域参数和频域参数相结合诊断油纸绝缘老化状态。通过逐步判别分析,先选取13个时频域特征参量中的8个重要特征参量,建立典型判别方程,描出对应的散点图。继而又推导出分别表征油纸绝缘5个老化阶段的Bayes线性判别方程。经原样本组内验证和Jackknife法交叉验证,所建方程组用于诊断油纸绝缘老化状态具有良好的效果。     

交直流复合电压下老化油纸绝缘针板模型局部放电特性

为研究换流变压器阀侧实际运行老化的油纸绝缘局部放电特性,提高交直流复合电压下油纸绝缘局部放电研究的工程实际意义,取运行5 a的换流变油纸样本,建立典型针板电极油纸绝缘缺陷模型,对交直流复合电压下老化油纸绝缘局部放电从起始阶段到击穿的整个过程进行了实验模拟并记录放电时域信号。随着局部放电发展,放电幅值逐渐提高,出现放电的相位分布扩大,相应相位出现的放电次数增加,当临近击穿时,负周期放电量超正周期数倍。基于时域放电信号建立了多个放电周期的H_(umax)(φ)、H_(umean)(φ)、H_n(φ)和H_n(u)等PRPD谱图。分析谱图特性,并计算各个谱图的偏度(Sk)等统计参量因子,基于自适应阈值模糊聚类分析方法,将统计参量因子分为10类,分类之后可看出一定的时间延续性。结合分类结果和局部放电发展的不同时刻的信息,将放电模型的发展过程划分为初始放电阶段、放电发展阶段、放电稳定阶段和预击穿阶段。划分结果可为交直流复合电压下油纸绝缘局部放电在线监测和模式识别提供参考。     

交流电压下油纸绝缘针板放电特性

为探究油纸绝缘针板放电发展过程和老化对放电特性的影响,在实验室条件下,通过油纸绝缘130℃加速热老化试验,以绝缘纸板聚合度为表征老化程度的特征参量,得到了不同老化阶段的油纸绝缘样品。基于脉冲电流法,测量了交流电压下不同老化状态油纸绝缘针板模型局部放电信号,分析了从起始至预击穿过程中局部放电相位分布模式的幅值分布H(q,φ)谱图,并讨论了油纸绝缘老化对局部放电H(q,φ)谱图、放电量、放电次数和统计参数的影响。研究结果表明:针板电极局部放电H(q,φ)谱图中放电分布在正、负峰值附近,工频正半周的脉冲幅值、个数均分别大于负半周,且正半周的H(q,φ)谱图放电随电压升高呈现"倒V型";平均放电量-相位分布Hqave(φ)正半周的偏斜度Sk+随电压的升高呈下降趋势,且在油纸绝缘样品达到预击穿阶段Sk+变为负值,因此Sk+可用于评估油纸绝缘针板电极模型下的缺陷发展状态;随着油纸绝缘的老化,导致油中老化产物增多,进一步畸变了场强,老化后的油纸绝缘样品正半周局部放电次数明显增多,平均放电量、最大视在放电量增大。