便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

基于集成光学电场传感器的过电压测量技术

通过测量电场获取电力设备实际遭受的过电压对于电力系统故障分析、电力设备绝缘耐受试验标准制定具有重要的指导意义。为此,提出了一种基于集成光学电场传感器的过电压测量技术。首先,介绍了该测量技术的基本原理;其次,研制了集成光学电场传感器,并对过电压测量系统的响应速度、频率响应等性能指标进行了测试;最后,采用所提出的测量技术对220 k V母线投入电容式电压互感器(CVT)、投入避雷器期间产生的过电压分别进行了测量。结果表明:过电压测量系统的响应速度达μs级,频率响应在5 Hz~100 MHz内比较平坦;在投入CVT和避雷器的暂态过程中,过电压上升时间约为几μs,过电压倍数可达1.73倍。测量结果反映的物理过程与理论分析一致。     

非接触式暂态电压测量的简化解耦方法

电光式电场传感器频率响应宽,利用其进行非接触式暂态电压测量,与系统没有直接的电气连接,易于安装、维护,但是存在三相电场的耦合问题。为此,提出了简化的解耦方法,该方法适用于500 kV及以上电压等级交流系统的非接触式测量:在500 kV及以上电压等级的变电站内,不同相导体的距离较大,非相邻相的耦合可以忽略不计,现场布置较为对称时,利用测到的三相稳态电场信号的相角、幅值信息即可进行简化的电场解耦。在±800kV祁连换流站交流侧用该方法测得的暂态电压波形和用耦合电容分压器测到的波形重合度高,验证了该方法的可行性。将该方法应用到藏中联网工程的调试中,测得了空载线路合闸暂态电压波形:测得首端站过电压波前时间约为1.5μs,最大过电压倍数为1.74;末端站过电压波前时间约为33μs,最大过电压倍数为1.32倍。     

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。     

基于电光效应电场测量系统的设计与电场实测

介绍了设计并实现的一套基于Pockels电光效应的电场测量系统,并介绍了标准电压校正和工频电场的实测过程。对被测电场进行了建模和有限元仿真计算,通过分析实测结果和仿真计算的差异,得出电场测量对电压耦合的影响因素,提出了对标准电场发生器电容分压模型的修正意见。     

电力系统暂态过电压测量技术综述

暂态过电压是破坏设备绝缘、造成电力系统严重故障,威胁电力系统安全运行的重要因素。因此,设法对暂态过电压进行准确测量尤为重要。文章较全面地梳理归纳了现有的各种暂态过电压测量技术,并按照相应传感器的工作原理,将其划分为接触式测量和非接触式测量技术;并具体就分压器、套管末屏、GIS传感器、电场传感器和光学传感器等方面,总结了各种暂态过电压测量技术的原理、优缺点及适用范围。     

长间隙中操作冲击电场测量的研究

简介了自由电位式二维暂态电场传感器的结构和标定方法。设计了当施加操作冲击电压时,在长空气间隙中,用该传感器进行电场测量的实验。定量测量了有先导出现时间隙中电场的时空变化。通过对间隙中暂态电场的测量,定性得出了先导的变化特性。测量结果与文献中的有关理论相符。     

高压工频电场警示仪的研究

环评测试表明,在高压线路下和变电站内部分区域,电场强度超过国家标准5kV/m规定的最大值.为了便于电力工作人员及时准确的获得作业场所的电场信息,本文以C8051F020单片机为核心开发研制了高压工频电场警示装置.现场测试表明,该装置不仅可以对电场强度进行测量,当环境的电场强度超过规定值时,其声光报警系统可以自动告警,能满足电力系统对电场环境监测的需要.     

长间隙中雷电冲击电场测量的研究

简介了自由电位式二维暂态电场传感器和传感器的标定实验，设计了在长空气间隙中当施加雷电冲击电压时用该传感器进行了电场测量的实验，定量测量了有流注出现时间间隙中电场的时空变化，通过对间隙中暂态电场的测量，定性得出了流注的变化特性。测量结果与文献中的有关理论相符。     

±500 kV换流站工频电磁环境测量与实验室模拟

换流站内复杂电磁环境会对电力设备在线监测装置测量结果产生不利影响，为了提高装置测量结果的稳定性和可靠性，有必要对换流站设备附近区域的电磁场进行测量并分析其分布规律。文中利用电磁场分析仪对4所±500 kV换流站变压器、高抗、避雷器、电压互感器等附近的工频电场、磁场进行了测量。测量结果表明：所有被测换流站75%以上测点的电场强度分布在0～15 k V/m，最大值出现在避雷器附近，为32.6 kV/m；约90%测点的磁感应强度分布在0～80μT，最大值出现在换流变附近，为0.26 mT。基于实测结果，在实验室内搭建了工频电磁场模拟平台，该平台可同时产生连续可调的电场与磁场，且频率、方向、场强范围均满足模拟换流站现场工频电磁场的需求。文中的研究可以为变电站电磁环境测量、实验室模拟现场电磁环境工况提供参考。     

半导电层的高频特性对电缆附件内电场分布的影响

电缆附件常常在系统电压开合闸过程中发生故障,除了高频暂态过电压的原因外,电缆附件材料的高频特性也值得关注。本文基于35 kV冷缩式电缆附件及电缆,测量了附件用绝缘料三元乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶(SIR)及其半导电料与电缆用绝缘料交联聚乙烯(XLPE)及其外半导电料在MHz～GHz的介电频谱。根据测量结果,仿真计算了35 kV电缆中间接头在直流电压、交流叠加暂态(MHz～GHz)、直流叠加暂态(MHz～GHz)过电压下的内电场分布。结果表明:对于EPDM、SIR附件绝缘料及XLPE电缆绝缘料,当频率从MHz升高至GHz时,介电常数几乎不变,但电导率上升了2～3个数量级;对于电缆及附件用半导电料,当频率从MHz升高至GHz时,电导率增大,介电常数减小,其中电缆外半导电料的电导率和介电常数变化更大。仿真结果显示,在高频暂态电压作用下,电缆本体与附件界面处场强将超出设计安全值,在施加频率为1 MHz的电压时,电缆附件电场分布符合设计安全值,当施加频率达到100 MHz和1 000 MHz的电压时,附件橡胶绝缘与电缆绝缘界面电场分别达到2.765 kV/mm和5.613 kV/mm,有可能造成界面击穿故障,从而影响电缆附件的运行可靠性。     

GIS断路器动作产生辐射电场的测量研究

GIS内开关操作产生的快速暂态过电压(VFTO)在传播过程中会诱发瞬态辐射电场,并通过传导或耦合影响变电站二次设备的正常工作,甚至造成设备永久性损坏,研究辐射电场特征规律对变电站二次设备电磁防护具有一定的指导意义。文中研制了一套适用于强电磁环境下电场测量的光纤测量系统,并在TEM小室中进行了标定实验。利用测量系统测量了某1 100 kV和550 kV单相GIS断路器操作产生的辐射电场,分析了电场的时频特性。测量及分析表明:电压等级越高,GIS断路器动作产生的辐射电场脉冲幅值越高、个数越多、衰减越迅速,主频范围分布更广,且多以特定脉冲形式出现。550 kV GIS辐射电场幅值最高可达0.13 kV/m,1 100 kV等级幅值最高可达0.75 kV/m;550 kV等级主频主要分布在5 MHz以下,1 100 kV等级主频主要分布在100 MHz以下。     

用于宽频带时域电场测量的光电集成电场传感器

电场测量是电气工程领域的基础研究手段。光电集成电场传感器具有无源、小尺寸、宽频带、动态范围大等优点,能够满足电力工程领域不同场合的电场测量需求。首先介绍了光电集成电场传感器的半波电场、静态偏置点可控性、温度稳定性和湿度稳定性四方面的关键技术问题以及相关解决措施,并提出了未来相关方向的具体研究工作思路及其改进方案。另外就所研制的光电集成电场传感器的线性测量范围、时域响应、频率响应等关键电气特性进行了比较分析。最后,结合近年的工作,介绍了利用所研制光电集成电场传感器在直流、工频、μs级暂态、ns级暂态等典型时域电场中的测量应用。     

氧化锌阀片分压提取GIS暂态过电压信号

为了在线测量电力系统GIS暂态过电压信号,研制了一款基于氧化锌阀片分压提取暂态过电压信号的装置。首先,介绍了该技术的基本原理;其次,通过ATP-EMTP搭建仿真电路,搭建了氧化锌阀片的分压电路,在暂态过电压、操作过电压和雷电过电压下进行实验,结果表明：在暂态过电压、操作过电压和雷电过电压下,阀片的分压比基本恒定,雷电过电压下波头出现过冲和振荡。最后对氧化锌避雷器进行扫频实验,结果显示在1.5MHz内氧化锌避雷器的频率特性基本不变,并验证了仿真的实用性。此测量技术对电力系统故障分析、电力设备绝缘耐受实验标准制定具有重要的知道意义。     

基于500kV CVT内置低压电容C_3的暂态过电压在线监测

为保证电网安全、稳定和可靠运行,对系统暂态过电压进行监测研究,从而采取相关措施解决其危害是具有重要意义的。文中基于500 kV电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)对电网暂态过电压在线监测技术进行了系统研究。采取改造CVT即内置串联低压电容C3形成可靠的耦合分压装置、雷电和操作冲击试验及分析结果表明,其性能满足电网暂态监测要求。基于该分压装置研制了一套智能型暂态过电压监测系统,在实验室通过了相关性能测试,主要为开关动作的单分、单合、重合闸、分合分以及工频电压耦合操作冲击模拟试验电压波形记录。在上述基础上,结合华东电网"瓶窑500 kV变电站配串调整工程"进行了现场安装和立屏,就窑阳5438线启动调试进行了录波。最后对后期运行监测获取的电网暂态过电压典型波形进行了示例,进一步说明该在线监测技术及系统在现场长期应用的可行性和可靠性。     

500 kV电网过电压波形监测及暂态分量提取

针对目前500 kV电压等级电网过电压缺少有效监测手段的实际情况,本文介绍了一种基于电容式电压互感器内置无感电容单元形成分压器的过电压波形数据监测系统设计方案。监测系统采用ARM7 CPU处理器研制高速宽带电压监测装置,记录、存储和传输过电压波形数据。并基于实际工况设计了一种适合工程应用的暂态分量提取算法,即含暂态过程的原始波形与数值逼近得到的50 Hz工频电压拟合波形相减得到暂态分量时域波形。监测系统已于华东电网500 k V瓶窑站挂网长期运行,对记录获取的典型操作、雷电过电压波形进行暂态分量提取分析,结果表明该监测系统及分析技术在现场应用的可靠性和实用性。     

无线工频电场测量与警示仪及应用

研究了一种基于无线传输的工频电场测量警示仪,该测量警示仪采用电压感应式传感器测量目标点的工频电场强度,采用数码管显示测量点的电场强度大小.如果测量值超出设定的标准值,仪器可以采用声音报警提示目标场所处的范围,电力职工可以根据测点电场强度以及相关标准判断在该区域的工作时间.此外,测量仪还能以无线传输的方式将测量值发送给到...     

电极间距10~40mm时CO_2气体的放电特性

为了寻找可代替SF6气体的气体绝缘介质,研制了一种可以自动切换电极和自动调整电极间距的小距离放电装置,并采用该装置对CO2气体进行工频耐压试验,得到体积分数为99.99%的CO2气体在不同电场、压强和电极间距下的击穿电压。结果表明,对于均匀电场,测量得到的CO2气体的绝缘强度与理论计算值基本相同,击穿电压与压强和电极间距呈正相关;当板–板电极间距为30 mm、压强为0.5 MPa时,CO2气体绝缘强度满足110 kV气体绝缘设备的工频耐压要求。对于稍不均匀电场,当压强为0.3、0.4 MPa时,CO2气体的绝缘强度相差不大;当压强为0.5 MPa时,绝缘强度开始升高;当压强为0.6 MPa时,绝缘强度明显升高。对于极不均匀电场,压强的增大对于击穿电压没有明显影响。     

40.5kV真空断路器灭弧室内的暂态电场计算

计算了40.5kV真空断路器开断空载变压器时由复燃和截流引起的暂态过电压.通过离散的傅里叶变换获得暂态过电压的三个主要频率分量,以此作为真空断路器的边界条件,首次对真空断路器灭弧室内的暂态电场采用有限元方法进行了计算.给出了灭弧室内的暂态电场分布,电场强度的最大值、发生时间及典型位置的电场强度随时间变化的曲线.讨论了暂态电场的一些特征,为真空断路器的绝缘设计提供参考.     

110kV及以上变电站暂态过电压在线监测方法的研究

研究了110 kV及以上变电站采用变压器套管末屏安装低压臂分压器、GIS(断路器)装设手孔分压器的暂态过电压直接监测方法;采用电流传感器测量套管及避雷器等设备的接地回路暂态电流,采用光电集成电场传感器测量设备周围的电场,进而还原过电压幅值及波形的间接监测方法。重点开展了测量装置设计与研制、测量系统准确度校准、实验室与现场测量等工作,论证了各种监测方法的有效性和可行性,为今后变电站过电压监测的工程实践提供理论依据及指导。