钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强分析

钢芯铝绞线广泛应用于交流输电线路中,绞线表面电晕是输电线路运行中需考虑的重要问题之一,因此有必要对钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强进行分析。文中运用有限元法提出了钢芯铝绞线表面电场分布及其电晕起始场强的计算方法,计算结果表明:运用有限元法能较准确计算绞线周围的精细电场分布,等半径的光滑导线和绞线表面最大场强相差约28%;绞线电晕起始电压决定于绞线周围电场分布,且随绞线半径的增大和最外层股数的增加,电晕起始电压逐渐升高并呈现饱和趋势。提出的计算方法和所得结论可为交流输电线路的设计提供理论依据。     

发电机起晕试验和现场防晕处理

针对某型汽轮发电机连续发生端部电晕引起发电机线棒绝缘损坏事故，详细介绍了大型发电机起晕试验条件和方法、现场端部起晕点的处理及处理中注意问题，并简单分析了电晕的形成原因，提出了同类机组交流耐压时应注意的问题。     

基于流注起始判据的球—板—球短空气间隙击穿电压计算

典型电极结构的击穿电压是外绝缘设计的重要依据,许多学者对此进行了大量的研究,而实际上高压输变电工程中常常需要分析悬浮导体的影响。为此,文中在考虑悬浮导体的基础上,采用Raether-Meek判据、临界电荷判据和光电离判据等3种流注起始判据对球—板—球短空气间隙的击穿电压进行了计算,并开展了工频耐压试验作为对比。结果表明,对稍不均匀电场球—板—球短空气间隙,计算结果与试验值吻合良好,所有计算结果的相对误差和平均绝对百分比误差分别在7.5%和4%以内;其中,基于光电离判据的计算结果精度最高,平均绝对百分比误差仅为2.5%。研究证明了流注起始判据在一定范围内的有效性和推广价值,并有助于阐述稍不均匀电场组合空气间隙的放电机理。     

交直流复合电压下棒-板电极起晕电压实验分析

为了获得复合电压作用下电极的起晕特性,在室内搭建了复合电压下无锈棒-板电极起晕特性实验平台,采用串联的复合加压方式,即一个电极上施加直流电压,另一个电极上施加交流电压,以紫外光子计数的突变作为电晕起始判据,获得了直流和交流复合电压下的电极起晕特性。同时对比了不同直流电压极性、电极加压方式和不同复合电压升压方式下电极起晕电压的特点,探究复合电压下棒电极半径和棒板间隙对电极起晕电压的影响。实验结果表明:在相同的大气条件及电极布置下,由于空间电荷影响,棒电极正直流、板电极交流加压方式下的起晕电压比棒电极交流、板电极正直流加压方式下的起晕电压高;在棒-板气隙间距0~5cm范围内,定直变交复合升压方式下,交直流分量有效值叠加后的起晕电压随着直流分量的增加而升高,定交变直方式下,该值随着交流分量的增加而下降,且交直流分量间互为线性关系。本文的研究成果可以为进一步研究复合电压作用下电极的电晕机理及起晕电压的准确预测奠定坚实基础。     

采用电晕笼的交流分裂导线起晕电压海拔修正系数分析

电晕笼是用来模拟输电线路导线电晕特性的一种经济、有效的方法。为了深入研究海拔0～3800m范围内交流输电线路电晕起始电压的海拔修正系数,利用可移动式小型电晕笼在武汉、西宁、格尔木、纳赤台进行了多种4分裂导线的电晕特性试验。导线电晕放电后产生了光子,紫外成像仪可以记录光子的数量,从而利用"切线法"求取导线的电晕起始电压。通过武汉、西宁、格尔木和纳赤台4个不同海拔点的导线在干燥条件下的电晕起始电压测量结果,发现它们不适合用GB/T2317.2-2000或GB/T775.2-2003来进行海拔校正,因而提出了工程用指数和线性海拔校正方法,误差5%,可以满足工程实际需要。     

紫外脉冲计数法测量直流电晕起始及熄灭电压

为了能够指导均压环和屏蔽环等的设计和改良使其满足特高压工程的需要,需要研究其电晕特性。研究的难点在于如何对可见电晕做出判定,常用的判定方法受实验人主观感觉和环境影响很大,会降低实验数据的准确性和可靠性。为此,提出了基于自主研制的紫外电晕监测仪进行电晕起始、熄灭电压的测量方法,并利用其在实验室对正、负极性的直流电压下棒-板电极的电晕起始、熄灭电压进行了测量,随后在国网电力科学研究院武汉院区的特高压户外实验场对正极性直流电压下多种外径和管径的均压环做了测量。结果表明该方法可以有效排除人工观察主观感受的影响,用于电晕起始、熄灭电压的测量。     

冰棒—冰板间隙负极性电晕起始放电特性

国内外研究结果表明,绝缘子覆冰过程的一个显著现象是:在带电情况下,其表面冰凌并未完全桥接,而是在伞裙间形成一定的冰棱空气间隙。为研究这种空气间隙对放电发展的影响,利用冰棒-冰板空气间隙放电模型在人工气候室内进行了负极性直流电晕放电试验,并分析了不同间隙距离、不同大气压、不同覆冰类型(包括冰的表面状态以及覆冰水电导率)情况下的电晕起始放电特性。研究结果表明:随着空气间隙长度的减小和气压的降低,负极性电晕起始电压也明显下降;湿冰时的电晕起始电压高于干冰时的电晕起始电压。这些研究结果为进一步深入开展覆冰电极系统的电晕放电机理和覆冰绝缘子闪络研究打下了基础。     

空气中电晕放电与绝缘液体中流注放电的测量和分析

Insulation is one of the most important parts in a high voltage equipment.There are gaseous,liquid and solid insulations which are commonly used.In a high voltage transformer for example the insulating materials are all used.During operation of a high voltage equipment high electric stress may occur.Under extreme condition failure of the insulation may take place.Excessive electric field in air may cause corona discharges while in liquid insulation discharges may take place in the form of streamer.This paper reports experimental results on the corona and streamer discharges in air and silicone oil.The discharges were artificially generated around a needle tip in a needle-plane electrode system with gap length of 4 mm under sinusoidal and triangular voltages.The needle was made of steel with tip radius of 3 μm and curvature angle of 30°.The needle was made by Ogura Jewelry.The discharge pulses were measured using personal-computer based partial discharge(PD)measurement system with sensitivity of better than 0.5 pC.The system is able to measure discharge in time sequential.Phase-resolved analysis of the discharges was done to interpret the physical processes behind the discharges.The experimental results showed that corona discharges took place at negative half cycles.The discharges were concentrated around 270° of phase angle of applied voltage.The discharge magnitude and discharge number of corona clearly dependent on the instantaneous of applied voltage.These were strongly supported by the application of triangular voltage.Streamer discharges occurred at both positive and negative half cycles.The discharges pulses concentrated around the peak of applied voltage at phase angle of 90° and 270°.Experimental results under sinusoidal and triangular voltages revealed that streamer discharge magnitude as well as probability of occurrence was strongly dependent on the instantaneous applied voltage.     

Development of a Partial Discharge Inception Calculation Model of a Nonuniform Air Gap Considering the Effect of Humidity

Insulation design employing discharge simulation based on physics phenomena is used in designing electrical instruments to facilitate their miniaturization and obtain high insulation reliability. We developed a partial discharge inception calculation model for a nonuniform air gap based on the theories of electron avalanche and streamer phenomena. The calculated and experimental PDIVs (Partial Discharge Inception Voltages) were compared under conditions of constant humidity, and we confirmed that these agreed well with each other to within about 10%. Furthermore, we incorporated a relationship between negative ions and humidity into the model and confirmed that the calculated and experimental PDIVs agreed to within about 15%. Therefore, this model was judged to be an effective method for predicting changes in the PDIV when the humidity changes. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 186(3): 1–9, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22351     

水滴或污秽对导线电晕放电起始特性的影响

导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害。为了研究输电线路导线在淋雨或积污情况下的电晕放电特性,借助紫外线成像仪等设备,在电晕笼内进行了导线表面有水滴或污秽时的电晕放电起始特性的研究,主要包括水滴的数量及不同的污秽度对导线电晕放电起始特性的影响。结果表明:导线表面有一滴水或两滴水时,电晕起始放电要依次经历由"水滴的不稳定性"所引起的不稳定电晕、水滴周围气体的电离所致的稳定电晕放电、导线全面电晕放电3个阶段;导线表面水滴的稳定起晕电压随导线表面水滴的增多而减小;导线表面布满水滴或均匀涂刷污秽时起晕过程较为平缓,难以判断起晕的各个阶段;导线的电晕放电起始特性与导线表面污秽的盐密和灰密没有明显的关系。     

棒-板长空气间隙击穿电场稳态条件的仿真

为推动以放电理论为基础的高电压与外绝缘学科从半物理到物理研究方向的发展,基于有限元数值计算方法,对棒-板长空气间隙的电晕云模型进行了仿真研究。结果表明:带电离子和外加电压同时影响空间电场分布,空气分子的电离率α对电场分布影响较大,附着率η、结合率β、解离率γ对电场影响较小;不同电晕云长度对空间电场分布的影响都具有相同规律性;空气相对湿度对击穿电压影响较大,空气湿度越小,空气越容易击穿;正极性棒-板长空气间隙击穿的电场条件为:放电起始后,电晕头部最高场强达到11.0kV/cm,电晕云内部最低场强达到3.0kV/cm,在该条件下对应的击穿电压计算值与实验值误差<11%。以上计算结果可为超特高压外绝缘的设计提供可靠的理论依据。     

支持向量机在组合空气间隙击穿电压预测中的应用

为获取含悬浮导体的组合空气间隙击穿特性,建立了基于支持向量机和电场特征量的组合空气间隙击穿电压预测模型,通过电场特征量表征间隙结构,采用支持向量机建立电场特征量与击穿电压的关联性,以少量典型间隙试验数据作为训练样本,对棒—板—球、棒—板—棒以及球—板—球组合间隙的工频击穿电压进行了预测,通过对比击穿电压试验数据,3种间隙的击穿电压预测结果平均绝对百分比误差分别为4.5%、3.1%和2.8%,最大相对误差均在9%以内,表明所提方法具有较高精度,为组合间隙击穿电压的预测提供了新途径。     

紫外电晕检测技术在外绝缘状态评价中的应用

紫外电晕检测技术是研究应用紫外线成像技术获取带电设备发生电晕、闪络或电弧放电时设备表面的紫外辐射信息．进而判断设备是否正常的综合技术。文中对该技术在电力系统中的应用现状、前景和典型案例进行了介绍,并通过实例对紫外电晕检测技术在设备外绝缘状态评价中的应用进行了介绍。     

基于电场特征量和SVM的空气间隙击穿电压预测

空气间隙的击穿电压是高压输变电工程外绝缘设计的重要依据。该文提出了一种基于电场特征量和支持向量机(support vector machine,SVM)的空气间隙击穿电压预测方法。根据静电场计算结果,从整个区域、放电通道、电极表面和最短路径4个方面提取电场值,经过处理后构成表征间隙结构的电场特征量集合,作为SVM的输入参量;以间隙是否击穿(回归问题转换成2分类问题)作为SVM的输出参量,建立了空气间隙击穿电压的预测模型。采用该模型对球隙、棒–板、球–板、球–板–球短间隙的工频击穿电压和球–板长间隙的正极性操作冲击50%放电电压进行了预测,预测值与试验值吻合,验证了模型的有效性。该方法为输变电工程间隙击穿电压的获取提供了一条可能的新途径。     

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。     

正极性电晕在空气中的起始判据

将电晕损耗和电晕效应控制在合理的水平是高压输电线路设计的一项关键内容,而电晕放电的起始条件对于电晕控制来说至关重要.为此,针对同轴电极结构,介绍了一种考虑光电离的常用正电晕起始判据的推导和简化过程,阐明了判据中各个参数的物理含义,并且给出了表征光子在圆柱导体电离层内吸收过程的面积因子及其展开式.比较了由正电晕起始判据及...     

从端部电晕谈发电机击穿事故

本文对某台电机的定子端部相间击穿的事故原因进行了分析,对发电机定子线圈端部电晕机理进行了讨论,最后提出实际工作中一些值得重视的问题。     

静态模拟气固两相体起晕和击穿的实验研究

研究了非均匀电场中的静态模拟气固两相体放电的击穿、起晕特性及固相物介电常数、占空比、放电间隙、电压极性和种类对击穿电压与起晕电压的影响。结果表明:实验范围内,正极性大占空比时,随放电间隙的增加,两相体的起晕电压逐渐低于空气的起晕电压。正极性和交流电压下,两相体的击穿电压比空气高。     

基于支持向量机的棒-板空气间隙击穿电压预测方法及其应用

空气间隙的击穿电压与放电起始前的电场分布特征存在多维非线性关系。为了实现空气间隙的击穿电压预测,以电场特征集作为输入,以间隙在加载电压下是否击穿作为输出,采用支持向量分类机建立击穿电压预测模型。针对极不均匀电场空气间隙的击穿特性受电晕影响的问题,提出两种修正方法:通过增加受电晕影响的训练样本数据,提高预测模型的泛化性能;或基于"电晕云"的思想进行二次电场计算及特征量提取,对预测模型的输入特征进行修正。采用修正后的模型对极不均匀电场下棒-板间隙的工频击穿电压及棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压进行预测,预测值与试验值吻合良好。该方法有利于减少试验次数,降低试验成本。     

空气电晕在交流电压下的放电研究

为探讨电晕放电机理,用PC数据采集系统测量了在不同电压不同间隙距离下尖板电极的交流电晕放电,得出了单个工频不同半周放电的特征以及和相位的对应关系。通过改变电极形状,测量了单个放电脉冲的时域波形并且变换到频域下进行了分析,结果显示尖端场强增大时,对应放电的频谱分布变宽。