基于超高频检测技术研究GIS中的局部放电

根据气体绝缘的金属封闭式组合电器(GIS)的波导结构及局部放电脉冲所激发的电磁波的宽频带特征,建立了外部天线超高频局部放电检测系统。利用该系统对252kVGIS母线段中相同气压、不同电压超高频下固定微粒局部放电模型进行检测,并借助联合时频分析方法对信号进行处理。结果表明,外部天线超高频局部放电检测系统可以实现GIS局部放电检测,固定微粒局部放电频谱特征明显。     

外部传感器GIS局部放电超高频检测的研究

根据GIS局部放电脉冲所激发的电磁波传播特性的宽频带特征,设计出一种新型超宽带天线局部放电检测系统,利用该系统检测252 kV GIS母线段中不同气压下固定微粒局部放电模型的实验结果表明外部传感器超高频局部放电检测系统可在线检测GIS局部放电。     

GIS中金属微粒诱发沿面局部放电发展过程的研究

局部放电的检测和识别对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)运行状况的监测起着至关重要的作用。金属微粒缺陷是一种极易引发GIS局部放电的典型缺陷。文中主要研究金属微粒诱发的GIS内局部放电沿面爬电的发展过程。为此,根据GIS实际运行条件,搭建GIS模拟实验平台,采用阶梯升压法划分试验阶段,利用脉冲电流法检测各阶段下的局部放电模式,与此同时架设增强型电荷耦合检测器相机(ICCD)实时记录金属微粒局部放电的沿面发展过程,并采用K-Means聚类算法结合特征参量对其发展过程进行划分。结果表明GIS盆式绝缘子上金属微粒的沿面局部放电演变过程分为3个阶段:电晕放电主导阶段、电晕与流注放电并存阶段和流注放电主导阶段。     

声测法检测GIS中局部放电的初步研究

介绍了在220kV的GIS元件上用声测法对模拟的固定尖突的局部放电和自由微粒运动进行初步研究的结果。试验表明,声测法检测GIS的绝缘缺陷有很好的灵敏度,不易受环境电磁噪音的干扰,还可对不同类别的缺陷进行鉴别。     

用超高频诊断GIS中固定金属微粒导致的局部放电

模拟了GIS中3种固定金属微粒导致的局部放电。用笔者设计的超高频局部放电检测系统分别对其进行了测量,并提取了局部放电信号高频窄带的谱图特征,建立了3种故障的指纹库。     

GIS绝缘缺陷局部放电检测的有效性研究

GIS因大容量、高可靠性、环境友好等优点在电力系统获得了广泛应用,局部放电检测作为GIS绝缘状态监测和缺陷诊断的重要手段,但存在误报和漏报现象,需要针对其检测有效性进行研究。文中针对球—板带尖刺电极模型和绝缘子沿面附着金属微粒两种典型绝缘缺陷展开研究,研究不同缺陷类型下局放起始电压和击穿/闪络电压的关系,提出局部放电检测有效性系数α以表征脉冲电流法对绝缘缺陷检测的难易程度。研究结果表明,两类缺陷的局部放电起始电压和击穿/闪络电压均随缺陷尺寸增大而显著降低,球—板带针电极引发的局部放电起始电压与间隙击穿电压差别较大,且局部放电量较高,而绝缘子表面金属微粒引发的局部放电起始电压与闪络电压更为接近,且局部放电量相对间隙缺陷较小,因此,绝缘子沿面金属微粒的局部放电检测有效性系数相对间隙电场集中缺陷更低,通过局部放电检出的难度相对较大,因而危害也更大。此外,随着气压升高,两种典型缺陷局部放电检测有效性系数α均呈现降低趋势,因而可通过适当降低气压开展局部放电试验来提高GIS局部放电检测的有效性。     

基于电-热-力场的10 kV电缆终端典型缺陷仿真研究

为了研究电缆终端硅橡胶/交联聚乙烯（SR/XLPE）复合界面典型缺陷对电场、温度场以及应力场分布的影响，采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆终端仿真模型，对复合界面存在金属微粒、半导电微粒以及划痕缺陷时的电-热-力场分布情况进行仿真。结果表明：电缆终端复合界面存在金属微粒或半导电微粒时，界面缺陷区域的电场、温度场以及应力场存在不同程度的畸变，金属微粒对界面各物理场分布的影响更加明显。对于外半导电层截断处因交联聚乙烯划伤导致气隙缺陷的情况，发现界面气隙缺陷处电场发生畸变进而产生局部热点。界面涂覆硅脂对划痕处电场和温度场的畸变具有明显的改善作用，但划痕区域由于硅脂的填入导致应力分布不均匀，应力呈现两端高中间低的分布规律。     

GIS支撑绝缘子表面状况对其雷电冲击闪络特性的影响

SF6气体绝缘开关设备(GIS)的运行经验表明,绝缘子往往是系统绝缘最薄弱环节和决定性因素,因此研究绝缘子闪络特性的影响因素具有十分重要的意义。文中通过搭建1 000 kV陡前沿冲击试验装置,研究了雷电冲击作用下GIS内部支撑绝缘子表面状况对其闪络特性的影响。结果表明:绝缘子沿面闪络电压随表面粗糙度的增大而降低,文中从绝缘子表面吸附能力的角度对其进行了分析;绝缘子表面附着导电微粒时其闪络电压显著降低,且导电微粒距高压电极越近,绝缘子闪络电压越低,可从导电微粒附着位置对绝缘子沿面电场分布的影响上进行解释。     

基于AdaBoost的局部放电综合特征决策树识别方法

在GIS局部放电模式识别研究中,为解决传统决策树方法中只针对单一特征及有限模式进行学习而导致决策树结构复杂、预测准确率不高、对噪声数据的抗干扰能力差等问题,提出综合多类特征的AdaBoost决策树识别方法。设计实验并通过超高频方法采集GIS中高压导体毛刺放电、悬浮电极放电、气隙放电、微粒放电及手机、灯光干扰信号,从p-q-n图谱的统计分布、q-t图谱的矩分布、q-n图谱的Weibull分布三个不同角度提取特征,研究单一及综合形式的特征对C4.5决策树及AdaBoost决策树的识别效果的影响。实验及现场检测的识别结果表明综合三类不同特性的特征并通过AdaBoost方法生成决策树,能有效优化决策树的识别性能,提高决策树的时间和空间效率。     

直流电压下GIS内金属微粒的局部放电特性研究

为了研究直流电压下气体绝缘金覆封闭开关设备GIS内金属微粒缺陷的局部放电特性,用直流发生器和一套局部放电检测系统搭建试验平台。试验数据分析表明：金属微粒在正极性电压下更容易起跳;依据电荷量示意图,跳动微粒的波形振荡剧烈,局部放电量大。     

基于虚拟介电常数法的特高压GIS中隔离开关电场参数计算

提出了用虚拟介电常数法和耦合电压自由度法相结合的方法处理1 100kV GIS隔离开关中的悬浮导体问题.利用有限元软件对隔离开关气室进行三维电场分析计算,获得其内部电场强度分布.通过电场强度结果分析,得出隔离开关气室内电场强度较大的位置及电场强度值.利用APDL对电容参数进行计算,通过与测试结果进行比较,验证了用虚拟介电常数法和耦合电压自由度法相结合处理隔离开关中的悬浮导体问题具有较强的可行性.从而为特高压GIS中VFTO的计算提供较为可靠的分布电容参数.     

特高压六相输电线路工频电场强度计算

为研究特高压六相输电线路表面电场和空间电场的特性,参考特高压同塔双回输电线路杆塔结构,计算设计特高压六相输电系统杆塔典型尺寸并选取分裂导线型号。在此基础上,考虑分裂导线中各子导线间的相互影响,计算特高压六相输电导线表面最大场强和线路下距地面1 m处的空间电场分布,并将计算值与相应电压等级的同塔双回线路进行比较,结果表明特高压六相输电导线表面场强和线路下距地面1 m处的空间电场均优于同塔双回线路。故特高压六相输电线路具有更好的环保性能。     

空间介质颗粒对交流导线电晕特性影响规律

为了研究空间介质颗粒对导线交流电晕特性的影响,基于小电晕笼,应用Fi Lin?6紫外成像仪记录存在介质颗粒时模拟导线交流电晕放电发生、发展的过程,实验结果表明:空间介质颗粒会对导线交流电晕发生、发展过程产生影响,球径越大、距离导线越近则导线的起晕电压越低;存在多球时,由于颗粒间的相互影响,导线的起晕电压和放电过程会受到影响,其中垂直排列的颗粒之间对放电发展过程和起晕电压影响相对较大。将偏心偶极子模型应用到存在介质颗粒时电场计算中,结合模拟电荷法对导线周围存在颗粒时空间电场分布进行分析,仿真结果表明:导线表面的最大场强以及导线和颗粒间场强的均值随着颗粒尺寸的增大、颗粒导线距离的降低和颗粒相对介电常数的增大而增大;空间存在多个颗粒时,由于球间的相互影响使导线表面场强进一步增大,其中球间连线和电场方向一致时的影响更大。     

1000 kV级交流特高压输电线路导线最小对地距离研究

导线最小对地距离的取值是特高压输电线路设计过程中需要考虑的关键因素之一。通过总结国外特高压输电线路的相关研究成果,结合我国超高压输电线路的设计经验,提出了把"最大地面电场强度限值"作为我国交流特高压线路导线最小对地距离的选取原则。基于逐步镜像法建立了特高压架空线下空间电场的数学模型,并按照不同区域地面电场控制指标的要求,通过计算确定了1000 kV级交流特高压单回和同塔双回输电线路导线在相应区域下的最小对地距离。研究了线路运行电压、相间距离、分裂导线结构、导体布置形式和双回路相序布置方式等因素对导线最小对地距离取值的影响规律。     

一种基于矢量电场的多电极电场梯度计算优化方法研究

通过对变电站中电气设备电场梯度信息检测计算方法进行研究,结合矢量电场多电极梯度信息,使用压缩感知贪婪重构算法对电场检测计算方法进行优化,对电场梯度信息进行有效识别,提高电压等级检测判断的准确率。该方法通过分析带电体周围电场信息,能够准确地计算出高电压导体周围的电场分布和电压等级。通过在110 k V变电站复杂工频电场环境中进行试验,获取带电载体一个间隔的场强分布。实验分析表明,该方法可以有效提高带电载体电压等级的检测能力和对带电体周围电场信息的响应速度,提高了工作人员在复杂工频电场环境下工作的安全性。     

三相共箱式GIS中电流互感器部位的三维电场计算及绝缘分析

利用模拟电荷法对三相共箱ＧＩＳ中电流互感器部位的三维电场进行了计算,分析了该结构的绝缘特点,得出了电流互感器一次导体与二次导体之间形成的同轴圆柱体结构为绝缘设计工作中的重点,并对结构中绝缘子部位的电场进行了绝缘校核。     

超高压线路工频电场超限值对策的研究

针对日益增多的超高压线路引起的环境问题,研究了超高压线路工频电场超限值对策。通过对现有的和采用屏蔽措施后的地面电场强度分布、屋顶场强分布分别进行仿真计算分析和模拟试验,确定出架设屏蔽线和接地围栏两种屏蔽方案;根据屏蔽方案在现场采取屏蔽措施,在500kV线路下边相外架设1根屏蔽线,高度11m,水平距离距边相2m,试验结果表明屏蔽后场场强降低了35%。     

特高压电晕笼防护段的设计

为了克服特高压电晕笼设计中电晕笼两端部的电场畸变,确保电晕特性测试准确有效,需要增设一定长度的防护段。采用三维有限元方法精细计算了电晕笼内导线表面电场分布,分析了导线弧垂对防护段长度的影响并提出了新颖的电晕笼防护段设计方法。计算说明新型结构的防护段能有效平滑和抑制电晕笼端部附近导线表面电场的畸变,使电晕笼内导线表面电场更趋于一致,提高了电晕特性试验的准确性。     

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停,可以显著地提高供电可靠性,近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构,同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险,需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析,仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件,获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性,得到了不同加压方式电场较大的位置,在此基础上,对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析,研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。     

基于脉冲电流法判断输电线电晕放电研究

对输电线电晕放电的起晕电压、电晕脉冲电流、起晕场强进行了研究。采用基于脉冲电流法判断电晕笼内单根输电线起晕电压。通过局部放电检测回路中的检测阻抗,获取电晕脉冲电流波形。当脉冲电流持续出现时,此时导线所加电压,即为电晕起始电压。根据实验得到的起始电晕电压,借助有限元法计算笼内导线表面及其附近场强,结果与通过皮克经验公式得到的较为接近,验证了脉冲电流法判断输电线路起晕电压的合理性。