配网设备振荡型冲击电压试验技术研究

振荡型雷电冲击电压由于具有易于调波、效率高、适合现场使用等优点而被广泛地应用于设备现场试验.当前配网设备种类繁多,数量庞大,运行可靠性难以保证,但可以通过对设备进行振荡型雷电冲击电压试验检测来提高可靠性.本文针对不同类型配网设备的结构特点和参数,研究了开关类设备和配电变压器振荡型雷电冲击电压试验波形的区别及相应的调波方...     

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。     

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。     

变压器感应式振荡型操作冲击试验及局部放电测量技术

IEC 60060-3标准推荐的振荡型冲击电压波形具有易于调波、产生效率高的特点。针对变压器感应式振荡型操作冲击试验技术进行研究,论述了变压器感应式振荡型操作冲击电压的产生原理,对其参数计算方法进行了研究;并提出了在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测的方法。仿真和试验结果表明,采用所提出的方法可以使用低电压设备产生符合IEC 60060-3标准的高幅值振荡型操作冲击电压波形,便于开展变压器现场操作冲击耐压试验;在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测具有可行性。     

振荡型冲击电压下局部放电的检测及干扰分析

变压器及GIS等电气设备在投运前往往会经过长途运输、现场组装等环节,这些环节会对设备的绝缘产生潜在的损害,因此现场试验对于设备的安全运行具有重要作用。交流耐压试验及局部放电测量并不能发现设备所有的潜在缺陷,冲击耐压试验及局部放电测量则是对其的有效补充。振荡型冲击电压是一种适合设备现场使用的冲击电压波形,为了研究振荡型冲击电压下局部放电的检测及特性,文中构建了振荡型冲击电压下局部放电检测系统,分析了干扰的来源及干扰抑制措施。研究结果表明冲击电压发生器的干扰是局部放电测量系统的主要干扰源,冲击电压本身的位移电流及发生器球隙动作所产生的高频干扰会对局部放电的测量产生严重影响,采用高通滤波器和基于脉冲时域波形的等效时频分析,可以有效滤除干扰,实现振荡型冲击电压下局部放电的准确测量。     

特高压气体绝缘金属封闭式组合电器的现场冲击耐压试验方法

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)的现场冲击耐压试验能够更有效地检测出金属尖刺、绝缘子断裂等集中性缺陷,已成为设备现场耐压试验的重要组成部分。为此针对1 000 kV淮南—南京—上海交流特高压南京变电站1 100 kV GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统进行建模,并研究了特高压GIS现场冲击耐压试验方式的选取与试验条件对电压波形的影响。研究结果表明:当负载电容C_t7 000 pF时,能够通过调节波前电阻使负载电压满足标准雷电波要求,当负载电容C_t7 000 pF时,无法得到标准雷电波;接入单台断路器的方式试验电压波形质量高,试验工作量大;接入多台断路器的方式试验效率高,但需降低对试验电压波形的要求。接入外置分压器会使电压幅值略微下降、波前时间增加;套管间高压引线长度增加会使波前时间略有缩短,并导致负载电压波形出现振荡,引线长度取20 m较为合适。     

550kV GIS不同冲击波试验电压作用下的电压等价性分析

由于目前GIS现场冲击耐压试验中出现了一些问题,人们对大型GIS设备冲击耐压试验采用振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波时GIS内部各节点的作用电压和电压分布情况以及两种试验波形下的耐压考核等价性等问题提出了质疑。从过电压的角度,利用数值仿真软件ATP-EMTP,模拟现场试验对某550 kV GIS设备分别施加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可能出现的最大电压值进行了仿真计算分析,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析,同时对现场试验中出现的盆式绝缘子闪络短路故障做了模拟计算分析,得出的仿真分析结论与现场试验结果十分吻合,为进一步完善现场试验方法,修订试验标准提供参考依据。     

750 kV GIS设备振荡型冲击耐压试验及仿真研究

现场冲击耐压试验对于保障GIS设备的安全稳定运行意义重大。在现场通常采用振荡型冲击电压来考核GIS设备的绝缘性能,依托某750 kV变电站,利用数值仿真软件ATP-EMTP对800 kV超高压GIS设备在振荡型雷电冲击波作用下的电压波形和冲击电压发生器参数进行了仿真计算,结合仿真计算结果,在现场对800 kV GIS设备的某一间隔进行了冲击耐压试验以检验设备的绝缘性能,分别进行了50%正负极性额定电压(±840 kV)下的冲击试验,75%正负极性额定电压(±1 260 kV)下的冲击试验,100%正负极性额定电压(±1 680 kV)下的冲击试验,并根据波形要求进行调波。结果表明,仿真计算对现场试验具有重要的指导作用,在现场按照仿真计算得到的冲击电压发生器参数进行设定所得到的试验波形与仿真波形一致。在50%、75%、100%电压作用下设备未发现放电、击穿等现象,设备绝缘性能良好。     

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。     

电力变压器振荡型操作冲击耐压试验及诊断技术的现场应用

振荡型冲击电压波形具有产生效率高、适合现场使用、接近设备实际作用波形的优点,适合在设备交接及大修后在现场进行冲击电压试验时采用。文中在现场对一台110 k V主变C相绕组进行振荡操作冲击耐压试验,通过高、低压电压波形、中性点电流波形和传递函数等参量对变压器进行综合故障诊断。研究发现,电压电流波形在波尾时间之前的部分无明显差异,此后由于励磁电感发生饱和,电压、电流波形发生变化,且试验电压越高,励磁电感饱和的影响越明显。电压传递函数在高电压下极值点频率增大,而电流传递函数则无明显变化,说明缺陷位于变压器C相低压绕组,与绕组变形等常规试验结果一致,验证了振荡操作冲击诊断技术的有效性。     

变压器振荡型操作冲击试验影响因素的仿真分析

采用感应式振荡型操作冲击电压对变压器进行现场冲击耐压试验具有效率高、易于调波、试验设备体积小等优点。为了研究影响变压器振荡型操作冲击试验的因素,建立了变压器振荡操作冲击耐压试验的仿真电路,并以一台110 kV变压器为例,针对发生器球隙导通电阻、变压器励磁电感饱对变压器高压侧波形的影响进行了仿真分析。研究结果表明冲击电压发生器球隙导通电阻会导致波形的波尾时间变短,而变压器励磁电感的饱和不会对振荡型冲击电压的波形产生影响,不会导致波形的畸变。文中的研究结果为现场开展变压器振荡型操作冲击耐压试验提供了理论指导。     

特高压气体绝缘组合开关设备现场冲击耐压试验及局部放电测量

气体绝缘组合开关(GIS)采取现场组装的形式,现场试验对GIS的安全运行具有重要意义。为此,论述了国内外首次进行的1 100 kV特高压(UHV)GIS现场振荡型雷电冲击耐压试验和同时进行的特高频(UHF)局部放电测量试验。对特高压GIS现场冲击耐压试验的发生器形式、参数及现场试验流程进行了介绍,对比了内置式和外置式2种特高频局部放电测量方式得到的测量结果的差异。结果表明,外置传感器受到的干扰较大而内置传感器则不受外部干扰。适当减小限流电阻可提高电压的产生效率。此外,模块化冲击电压发生器配合振荡型冲击电压波形可以实现较高的产生效率和现场组装速度。利用内置式特高频传感器可以有效屏蔽发生器球隙放电的干扰,实现现场雷电冲击耐压试验时GIS内部局部放电的检测。     

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。     

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。     

振荡雷电冲击电压波形参数分析

为提高气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)可靠性,现场冲击耐压试验至关重要,近年来,振荡雷电冲击电压是该试验常用电压波形。考虑到冲击电压波形随发生器参数及负载变化,它们之间的关系需要从理论上认识清楚。文中根据放电等效电路,建立关于输出电压的三阶微分方程,解得振荡雷电冲击电压及其包络线的时域表达,提取各波形参数,研究它们与负载电容、回路电阻、调波电感之间的关系。结果表明,振荡频率和波头时间由电感和回路电容决定;半峰值时间受波头电阻、波尾电阻和负载电容共同影响;发生器效率随负载电容的增大而急剧下降。当冲击电压发生器参数设计合适时,即使负载电容在大范围内变化,输出振荡冲击电压波形也总能满足标准要求。研究成果对GIS现场冲击耐压试验中电压波形的调节具有很好的指导作用。     

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。     

特高压GIS现场雷电冲击试验电压台阶现象分析EI北大核心CSCD

随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的应用越来越广泛。为确保绝缘性能,GIS设备在入网前都要进行现场耐压及绝缘试验。雷电冲击耐压试验是GIS等高压电器设备现场试验必须进行的试验项目之一,但现场发现,雷电冲击耐压试验过程中存在波形畸变问题,在雷电波的上升沿会出现所谓的"台阶"现象。通过ATP-EMTP电磁暂态分析软件搭建试验系统模型,对电压波在特高压GIS负载内的传播过程进行了计算,并对出现台阶现象的原因进行了分析。结果表明,台阶现象是由负载的分布特性与各个电气环节间波阻抗的相互作用引起,高压引线与分支母线间节点处、分支母线末端集中性负载所产生的电压负反射是引起电压波形出现台阶的主要因素。根据以上研究,提出了存在台阶的试验电压波形波前时间的确定方法。     

特高压GIS现场雷电冲击试验电压台阶现象分析

随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的应用越来越广泛。为确保绝缘性能,GIS设备在入网前都要进行现场耐压及绝缘试验。雷电冲击耐压试验是GIS等高压电器设备现场试验必须进行的试验项目之一,但现场发现,雷电冲击耐压试验过程中存在波形畸变问题,在雷电波的上升沿会出现所谓的"台阶"现象。通过ATP-EMTP电磁暂态分析软件搭建试验系统模型,对电压波在特高压GIS负载内的传播过程进行了计算,并对出现台阶现象的原因进行了分析。结果表明,台阶现象是由负载的分布特性与各个电气环节间波阻抗的相互作用引起,高压引线与分支母线间节点处、分支母线末端集中性负载所产生的电压负反射是引起电压波形出现台阶的主要因素。根据以上研究,提出了存在台阶的试验电压波形波前时间的确定方法。     

特高压GIS现场冲击耐压试验暂态过电压及其抑制方法研究

气体绝缘金属封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中应用广泛,GIS现场冲击耐压试验中因内部存在缺陷而发生SF6气隙击穿或绝缘子沿面闪络时,会导致某些节点出现高频振荡暂态过电压,对GIS内绝缘性能良好、不存在缺陷的绝缘子构成绝缘威胁。文中针对南京1 000 k V交流特高压变电站1 100 k V GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统与故障电弧进行建模,分析了特高压GIS现场冲击耐压试验暂态过电压水平,并对过电压抑制方法进行了探究。研究结果表明:计算得到的放电过程电压波形与试验电压波形基本吻合,弧道电阻指数衰减模型能够准确模拟雷电冲击下GIS内的放电过程;放电引发的陡前沿电压波传播至被试GIS边缘节点时发生近似全反射,导致此类节点处出现幅值高于2 400 k V的高幅值过电压;参数取值为Cr=800 p F、Rr=100Ω的弱阻尼暂态过电压抑制器能够有效抑制2台断路器串联与接入3台断路器方式下空载套管顶端的高幅值过电压,且对未发生放电时的雷电冲击试验电压影响极小,具备应用于现场试验的可行性。     

油浸式变压器现场振荡型冲击耐压试验方法

为满足油浸式电力变压器现场振荡型冲击耐压试验的需要,基于MARX回路,根据变压器的结构特点,提出了试验电压的产生方法和试验接线方法。仿真计算和模拟试验表明:在构成的双指数波形冲击电压发生器的MARX回路中接入电感线圈,可产生符合IEC 60060—3标准的振荡型冲击电压波形。