油纸绝缘系统针板缺陷下局部放电发展过程研究

对典型油纸绝缘针板缺陷进行了交流电压下的局部放电试验,并对其放电脉冲相位分布(phase-resolved partial disdarge,PRPD)谱图与典型脉冲波形进行了分析,并根据PRPD谱图中局部放电脉冲分布趋势将局部放电发展过程划分为3个阶段。试验结果表明,油纸绝缘交流电压下局部放电脉冲可分为两类,分别代表着油纸绝缘结构中发生的局部放电与气泡中发生的局部放电。随着电压的升高,绝缘纸表面开始出现负极性下的沿面放电,对绝缘纸造成较大损伤,导致绝缘纸性能劣化,最终导致介质击穿。研究油纸绝缘结构局部放电随着电压等级升高的发展过程有助于实现变压器在线监测。     

植物油浸绝缘纸的热稳定性及其对气隙放电发展的影响

随着植物绝缘油变压器的推广应用,研究植物油纸绝缘气隙放电发展及其影响因素具有重要意义。该文采用热重分析技术分析了不同温度下植物油浸绝缘纸板的热裂解情况;基于典型气隙缺陷模型进行了从起始放电至绝缘击穿全过程的局部放电试验。结果表明:相比于矿物油浸绝缘纸板,植物油浸绝缘纸板的热稳定性更好;随着气隙放电的发展两种油纸绝缘放电脉冲相位区间均呈现变宽趋势和不同程度的前移现象,植物油纸绝缘不同放电阶段放电信号相位前移现象更为明显,局部放电量相对较低。研究结果为通过局部放电信号诊断植物绝缘油变压器内部潜伏性缺陷奠定了基础。     

直流电压作用下油纸绝缘局部放电发展不同阶段的理化特性

换流变压器阀侧绕组同时承受交流、直流电压作用,其内部油纸复合绝缘局部放电性故障与以往交流电力变压器存在较大差别,而相关研究明显不足。为研究油纸绝缘直流局部放电发展过程与绝缘材料理化特性变化规律之间的关系,对典型油纸绝缘缺陷模型在80℃环境中进行了200 h直流耐压试验,考察油纸绝缘直流局部放电发展不同阶段统计特征谱图变化规律,并利用高速摄像装置对油纸绝缘针板电极模型的局部放电发生、发展及击穿的动态过程进行观测。同时,为揭示直流局部放电对油纸绝缘的破坏作用,分别通过X射线能量色散谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)研究直流局部放电相应阶段油纸绝缘的理化特征变化规律。试验结果表明:根据油纸绝缘直流局部放电脉冲的统计特征谱图,将其发展过程划分为5个阶段,此过程中伴随着绝缘纸板表面纤维氧元素的增加和羰基含量、油中酸值增加的过程,说明直流电应力对绝缘纸板的破坏作用主要表现在使绝缘纸板表面纤维素分子发生氧化反应,导致绝缘纸板的绝缘性能的逐渐下降,反之,绝缘材料在直流电应力作用下发生损伤,会促进直流局部放电的发生程度加剧。     

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。     

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。     

油纸绝缘针板沿面放电模型白斑发展过程及放电特性

电力变压器绝缘纸板上的白斑会大大降低油纸绝缘性能,但在变压器检修阶段很难观察到绝缘纸板上的白斑。为研究绝缘纸板上白斑的形成发展全过程及局部放电特性,在实验室建立典型的针板沿面放电模型。基于脉冲电流法测量沿面放电模型的局部放电特性谱图,分析了局部放电的最大放电量、平均放电量、放电次数和放电能量与电压之间的关系,同时用高速相机记录绝缘纸板上白斑形成发展全过程。研究结果表明:根据局部放电特征参数的变化趋势,可将局部放电整个过程分为5个阶段,每个阶段的局部放电特征参数变化和白斑发展过程存在一一对应关系,第2到第5阶段分别对应着白斑产生、快速延伸、缓慢延伸和闪络击穿;通过扫描电子显微镜观察到白斑所在的纸板纤维严重断裂;根据试验现象分析白斑形成发展的机理。因此,可通过局部放电的特征参数变化反应白斑形成发展的不同阶段,为研究电力变压器绝缘纸板的破坏过程提供参考。     

油浸倒立式CT“三角区”绝缘纸松散缺陷局部放电检测

"三角区"绝缘纸松散为油浸倒立式CT典型绝缘缺陷之一。为探究局部放电特性,在实验室条件下,专门针对实体设备设置了此类故障。基于脉冲电流法测量了不同试验电压下的局部放电量,通过特征参量分析了从放电起始至预击穿过程中的PRPD谱图,进一步针对局部放电脉冲n-φ-q谱图,深入探讨了放电量、放电次数和相位间的关系。发现放电过程分为三个主要阶段:①放电起始阶段,脉冲簇集中,呈现悬浮电位放电特征;②当试验电压不断升高,放电幅值分散,相位稳定,有较明显的气隙放电特性;③接近预击穿时,气隙放电特征持续加强,但主要脉冲团簇向工频过零点偏移。研究结论为现场诊断油浸倒立式CT"三角区"绝缘纸松散故障积累了经验数据,提供了有效依据。     

老化对牵引变压器油纸绝缘局部放电特性的影响

随着牵引变压器运行年限的增加,高温部位采用的芳纶绝缘纸逐渐老化,容易发生局部放电,严重影响牵引变压器的安全运行。本文搭建了油纸绝缘老化和局部放电试验平台,分析老化对油纸绝缘局部放电特性的影响机制。结果表明:老化使局部放电平均放电量、最大放电量、放电重复率增大。放电重复率的变化可以在较低的外施电压下反映出老化对油纸绝缘局部放电特性的影响。老化后的试样表面在局部放电作用下更容易形成黑斑,且分支数目更多,这是由于浆粕老化以及老化导致短切纤维和浆粕界面粘合度降低造成的。     

直流电压下变压器油纸绝缘局部放电的发展过程

研究变压器油纸绝缘局部放电(PD)的发展过程对于特高压换流变压器的运行维护十分重要。为此,对典型油纸复合绝缘缺陷模型在直流电压长期(100 h)作用下的局部放电信号进行了统计分析;根据其统计特征图谱,将直流局部放电发展过程划分为4个阶段。此外,还采用无感电阻测量直流局部放电单个脉冲波形;并对直流电压长期作用下的油浸绝缘纸板表面形貌变化进行了观测。试验结果表明,直流电压下的局部放电脉冲的上升沿在10～100 ns范围内,首脉冲持续时间约500 ns,其余振荡脉冲脉宽在600～900 ns范围内;估算得出单次直流放电脉冲能量在0.01～0.1 J范围内。此外,研究发现绝缘纸板的表面会在针电极电蚀作用下产生"凹坑",这为实现基于多信息融合的直流局部放电发展趋势预测奠定了基础。     

阶梯升压试验和恒定电压试验中油纸绝缘局部放电发展规律的对比

实验室多利用阶梯升压试验来研究变压器中油纸绝缘局部放电现象,而现场实际中的变压器是在恒定电压下运行的。为了研究试验电压条件对油纸绝缘局部放电缺陷发展过程及规律的影响,构建了球板结构的浸油纸板局部放电模型,分别利用阶梯电压试验和恒定电压试验,研究了绝缘纸板从起始放电到纸板被击穿的放电发展过程中窄带脉冲电流信号的脉冲重复频率、累积放电量及1s放电量、脉冲放电量的最大值和平均值及脉冲相位分布的变化过程。研究结果表明,无论利用哪种试验,在球板放电缺陷的发展过程中,脉冲累积放电量、1s放电量、脉冲(平均、起始、终止)相位及脉冲重复频率等均呈现一定的线性或指数发展趋势。分析试验结果可知,试验加压条件对脉冲重复频率、脉冲相位分布、脉冲总放电量等特征参数发展趋势的影响不明显,但对脉冲放电量平均值、放电量最大值的发展规律有较大影响。     

多层油纸绝缘介质不同局放阶段的陷阱参数演变规律

陷阱是影响绝缘介质中电荷输运特性的重要因素,研究不同局放阶段绝缘介质陷阱参数演变规律对深入研究放电机理具有重要意义.为此,考虑车载变压器的匝间绝缘结构特点,设计了3层油纸绝缘缺陷模型,进行局部放电试验,选取起始到击穿不同放电阶段的试样,采用等温表面电位衰减方法研究不同放电阶段3层绝缘纸试样的表面电荷衰减特性,据此计算相...     

交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷局部放电发展过程研究

通过搭建一套交直流复合电压油纸绝缘针板缺陷局部放电试验平台,对交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷局部放电发展过程中的局部放电参数及谱图变化进行研究分析。结果表明:根据局放特征参数随时间的变化规律,局放发展过程可分为起始阶段、发展阶段、严重阶段及预击穿阶段。平均周期放电次数在发展阶段与严重阶段增加,在预击穿阶段减少;平均放电幅值在发展阶段增加,在严重阶段与预击穿阶段下降,脉冲平均等效时间与频率在严重阶段与预击穿阶段呈现相反的变化趋势。局放特征谱图的形状变化规律可成为识别局放发展阶段的重要依据。     

基于局部放电的电力变压器油纸绝缘状态评估关键问题分析

目前局部放电(PD)已作为绝缘状态质量监控的重要指标,但基于局部放电的变压器油纸绝缘状态评估并无广泛工程应用。为此,总结基于局部放电的变压器油纸绝缘状态评估的研究成果,并提出需要深入研究的方向与未来发展趋势,以为后续研究提供基础。通过讨论分析油纸绝缘局部放电特性、油纸绝缘局部放电模式识别、油纸绝缘老化评估及油纸绝缘缺陷发展程度诊断4个问题,得出:不同电场类型下,油纸绝缘局部放电的起始放电特性和波形特性差异较大;在局部放电模式识别中,时间序列谱图与相位分辨局部放电(PRPD)谱图相结合的识别率最高,可达95%;图谱多元特征量的提取、降维、分类以及识别是老化评估的必要步骤;局部放电程度可分为起始、发展、严重、危害4个阶段。研究表明针对不同问题的特征量灵敏度分类以及缺陷诊断与老化评估的综合分析是需要深入研究的方向。此外,多维信息融合评估是未来变压器油纸绝缘在线评估的发展趋势。     

变压器油中硫腐蚀对绕组匝间绝缘局部放电特性的影响研究

变压器油中的腐蚀性硫化物会腐蚀铜绕组而在绝缘纸表面产生硫化亚铜沉积物,该沉积物具有导电性。为了研究该物质对绕组匝间绝缘的局部放电特性的影响,将绝缘绕组真空干燥后放入变压器油中进行真空浸油,同时在油中放入不同含量的腐蚀性硫化物,并在实验室条件下对油纸绝缘介质进行加速硫腐蚀试验;腐蚀后对铜绕组展开并观察铜条与绝缘纸表面腐蚀情况;对不同腐蚀程度的油纸绝缘介质进行局部放电测试,记录局部放电起始电压与放电量随相位变化的q-φ谱图,最大放电量与平均放电量随相位变化的H_(qmax)(φ)与_(Hqave)(φ)谱图。结果表明:绕组表面的沉积物为硫化亚铜;油中腐蚀性硫化物浓度越大,绕组被腐蚀的越严重,绕组的局部放电的起始电压越低;腐蚀导致局部放电特性发生变化,放电量变大,放电相位变宽且放电相位更容易发生移动。硫化亚铜物质是引起绕组的局部放电特性发生变化的原因。     

恒定电压下油纸绝缘局部放电发展规律及缺陷状态诊断

为了研究变压器内部油纸绝缘局部放电缺陷的发展过程及规律,构建了球板和匝间局部放电模型,采用恒压法研究了不同幅值电压下绝缘纸板(绝缘纸)从开始放电到纸板(绝缘纸)被击穿的放电发展过程中窄带脉冲电流信号的脉冲重复频率、脉冲的平均放电量及最大放电量、脉冲的1s放电量及累积放电量、脉冲相位分布的变化过程。研究结果表明:在局部放电缺陷的发展过程中,脉冲累积放电量、1s放电量、脉冲起始相位、脉冲的重复频率等特征参数呈现出指数或线性的变化趋势。其中累积放电量等特征参数发展较稳定,规律较一致,可以用来表征局部放电缺陷的严重程度;基于此提出了局部放电缺陷严重程度的2种表达方法:击穿概率法、剩余寿命法。     

变压器油纸绝缘沿面放电程度的诊断

为研究基于特高频信号及油中溶解气体分析的变压器油纸绝缘沿面放电程度诊断方法,在实验室建立了沿面放电模拟试验装置与测量系统,采用阶梯升压法模拟了沿面放电从起始放电到击穿的过程,测量了其发展过程中的特高频信号及油中溶解气体含量,提出了变压器油纸绝缘沿面放电严重程度的诊断方法。研究结果表明：根据特高频信号的相位分布统计谱图可...     

加速老化下油纸绝缘气隙缺陷模型放电的特征演化与参量表征研究

气隙放电是变压器内最为常见的放电形式,通过检测其放电发展程度来表征油纸老化程度有助于对变压器放电危险性进行定量评估。为研究不同老化状态下的油纸绝缘内部气隙放电的发展特性,提出表征老化程度和放电危险度的特征量,通过加速热老化制备4种不同老化程度的油纸绝缘试品,搭建油纸绝缘局部放电试验平台,在阶升电压下获得局部放电发展过程中的放电谱图。研究发现,随着老化程度的加深,局部放电起始电压和击穿电压总体呈下降趋势,且放电量的威布尔尺度参数α值和平均放电功率P变化较为显著;连续放电时间差Δt对放电发展阶段和绝缘老化程度反应灵敏,可用于放电危险度评估指标。     

低温下油浸纸式套管绝缘局部放电发展规律及识别方法

为了保障高寒低温环境下油浸式高压套管的安全可靠运行,本文中作者开展了低温下套管油纸绝缘局部放电发展规律研究和局部放电程度评估。搭建了油纸绝缘试样和套管模型的低温局部放电试验平台,将放电全过程划分为3个阶段从平均放电量、最大放电量、脉冲重复率三方面分析油纸绝缘不同温度下局部放电的发展特性,根据灰度梯度共生矩阵和颜色矩对演变过程中PRPD谱图提取的特征参量,提出了一种基于鲸鱼优化极限学习机的局部放电阶段识别方法,并与极限学习机、支持向量机和反向传播神经网络进行对比。研究发现提出方法的不同缺陷识别准确率均高于其他方法,可有效评估高寒地区高压套管的局部放电严重程度,为后期套管维护计划提供了建议。     

特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征

变压器绝缘在制造及运行过程中难免产生缺陷,本文针对特高压变压器典型夹持结构进行了典型含缺陷油纸绝缘局部放电特性分析。根据特高压变压器夹持结构绝缘建立了实验室研究模型,用以模拟绝缘含空腔及金属异物等典型绝缘故障模型。采用脉冲电流法对缺陷试样进行了局部放电特性测试,获得了局部放电起始电压、放电量q-相位φ、放电次数n-相位φ、放电次数n-放电量q等特征参数,提取出峭度K_u、偏斜度S_k、相位中值μ、不对称度Q等统计算子特征参数,对比了局部放电不同阶段下各绝缘缺陷的放电特征图谱。结果表明,含有空腔及金属杂质的缺陷对油纸绝缘局部放电影响明显,其中金属杂质影响最严重。通过对比不同试样的平均放电量相位分布图谱H_qn(φ)与放电次数相位分布图谱H_n(q)可有效对局部放电原因进行分类。     

锥-板电极下叠层芳纶纸的局部放电特性研究

间位芳纶具有极高的绝缘强度和组分稳定性,是电气绝缘领域新一代绝缘纸的理想基材。为研究极不均匀电场下,干式绝缘用间位芳纶叠层纸的击穿特性和局部放电发展特性,探究多叠层芳纶纸在长时间加压下的绝缘失效现象,选用锥-板电极构建极不均匀电场,开展了锥-板电极下叠层芳纶纸的恒压局部放电实验。基于叠层击穿电压和击穿时延测试选取了合理的恒压参数,接着制备了不同局放时间的叠层纸样品,并对其碳痕形态、官能团分解情况、陷阱特性和剩余绝缘强度进行了测试。结果表明：叠层厚度由单层0.18 mm增长至6层1.08 mm时,芳纶纸电气强度下降了48.59%;根据局放过程中“放电量-相位”特征谱图和典型放电现象,局放发展过程可以划分为放电起始、放电发展和预击穿阶段;击穿点处损毁形式呈现大面积的沿面碳痕,碳痕处的N-H、CO-NH等酰胺基团分解,碳痕化后的样品深、浅陷阱能级均变小,局放导致的碳痕生长在一定程度上可以提升锥-板电极下材料的电气强度,均化锥-板电极的电场。