高压方波脉冲下局部放电的相位分布特征

针对局部放电可导致变频电机绝缘过早损坏这一问题,笔者分别在方波脉冲下和工频下,对匝间绝缘电磁线进行了老化试验和局部放电测量,主要对脉冲电压下局部放电的相位分布特征进行分析,并与工频下进行了对比。结果表明:脉冲条件下,随老化时间的增长,放电相位呈展宽趋势且出现明显的离散特征;高相位放电的出现是部分缺陷迅速发展的标志,是绝缘失效的先兆。     

高频方波脉冲下变频电机绞线对的局部放电特性分析

基于脉冲电流传感器建立了一套方波脉冲下的局部放电测试系统,并对模拟变频电机匝间绝缘的绞线对试样进行局部放电试验。测试并分析了脉冲电压的频率和上升时间对局部放电起始放电电压、平均放电量和放电次数的影响,探讨了绞线对在方波脉冲电压下的局部放电机理,为更深入地研究方波脉冲电压下绝缘老化机理打下了坚实的基础。     

连续高压脉冲方波下局部放电测试系统设计

为解决具有陡上升沿的连续方波脉冲下局部放电(PD)测试系统设计中强电源干扰及宽频带、高速采集的问题,设计了宽带、高频局部放电数据采集、数据传输和脉冲提取系统,可用于上升沿为100ns的连续高压脉冲方波下的局部放电测试。采用不同通带的12阶Butterworth滤波器,对比分析了抑制电源干扰的效果,提出了满足测试信噪比(SNR)要求的配置。基于虚拟仪器技术,实现了高速数字示波器的局部放电数据传输,并结合时域阀值、相位窗脉冲提取及极性辨别算法,实现了干扰抑制和峰值提取。系统可实现连续高压脉冲方波下局部放电长时间连续记录,得到脉冲方波下多周期局部放电脉冲峰值数据库,并计算其统计特性,从而为研究各种材料在脉冲方波下的局部放电特性和绝缘破坏机理奠定基础。     

连续方波脉冲电压下局部放电测量的研究现状

介绍了连续方波脉冲电压下局部放电测量的研究进展,尤其是与变频调速电机相关的研究现状。总结了目前国内外学者主要采用的测量系统,分析了部分目前仍然存在争议的结论及部分有待深入研究的内容。最后从实际应用出发,提出了几条延长变频电机绝缘寿命的方法。     

高频脉冲方波局部放电特征参量比较的研究

局部放电是导致变频电机绝缘过早损坏的主要原因之一.本文研究了在高频脉冲方波条件下,脉冲方波幅值和温度的变化对局部放电特征参量的影响.对相同外界条件下的脉冲方波局部放电特征参量与工频局部放电特征参量进行了对比分析,结果表明高频脉冲方波局部放电对绝缘材料的破坏性远大于工频局部放电的破坏性.     

连续方波脉冲电压下温度对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响

为了评估温度对局部放电(partial discharge,PD)特性的影响,对连续方波脉冲电压条件下的局部放电测试系统进行了改进,并采用该系统测试变频电机用聚酰亚胺纳米复合薄膜在不同温度条件下的局部放电特性,分析了不同温度下的局部放电散点图、放电次数及绝缘寿命。试验结果表明:局部放电多集中在方波脉冲的上升沿及下降沿附近,且在电压负半周期平顶区内,出现了大量放电;同时,随着实验温度的增加,局部放电次数及放电幅值虽然降低,但聚酰亚胺的绝缘寿命也逐渐降低,这说明局部放电只是引起聚酰亚胺纳米复合薄膜绝缘失效的原因之一,高温条件下活性电子的入陷、脱陷过程及空间电荷造成的电场畸变可能是诱导绝缘失效的另一个因素。     

超高频法提取方波脉冲下的局部放电信号

设计了一种用于检测局部放电信号的套筒单极子天线传感器,并对其结构和性能进行了分析。通过天线参数的优化设计,改变输入阻抗,得到满足检测要求的驻波比(VSWA<2)和带宽特性(400~1 100 MHz)。同时研制了一套方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统,并用该系统对纳米耐电晕聚酰亚胺薄膜进行局部放电测试。结果表明:该套筒单极子天线传感器适用于局部放电信号的提取,该方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统具有较好的信噪比和灵敏性,能够达到检测绝缘状况的要求。     

连续方波电压下变频电机绝缘局部放电特性

为提高变频电机绝缘局部放电(PD)测试信噪比,在上升时间为200ns的连续方波电压下,研究了电机绝缘局部放电和方波电源干扰的时频特性,总结出连续方波电压频率和占空比对局部放电统计特性的影响规律。研究结果表明,局部放电和方波电源干扰能量分别集中在0～1.8GHz和0～0.5GHz频率范围内,局部放电电压幅值随着连续方波电压频率的增大而减小,较小连续方波电压占空比易造成局部放电淹没在电压下降沿处的方波电源干扰中。据此,在对变频电机绝缘进行局部放电测试时,为抑制方波电源干扰,宜采用截断频率为0.5GHz的高通滤波且应使超高频天线在0.5～1.8GHz频率范围内具有良好的响应性能。另外,为提高测试信噪比,推荐采用频率<200Hz、且占空比为50%的连续方波电压作为测试电应力。     

变频电机绝缘破坏机理及连续方波电压下局部放电检测技术

分析了变频电机端部过电压及定子内部电压分布不均的产生机制和对变频电机绝缘的影响。结合相关国际标准,讨论了对变频电机绝缘开展局部放电检测的必要性,并对比了现有局部放电检测技术的优缺点。根据快速上升/下降沿的连续方波电压下变频电机局部放电的检测特点,阐述了适用于变频电机局部放电型式试验和接收试验的局部放电检测技术。     

重复脉冲上升时间对变频电机绝缘局部放电特征的影响

为研究重复脉冲电压上升时间对变频电机绝缘的局部放电特征影响规律,基于超高频天线、检波技术和宽带、高速数据采集和传输技术设计了重复脉冲电压下变频电机绝缘局部放电检测系统。研究了变频电机匝间绝缘在不同上升时间重复脉冲电压下的局部放电统计特性并对其机理进行了分析。结果表明:在微秒级的上升时间下,脉冲电压极性快速翻转导致变频电机绝缘薄弱处空间电荷电场和外部电场叠加,易超过局部放电起始电压,从而产生次数较多的小幅值放电,且放电幅值随着上升时间的减小而增大,但单个周期放电总量逐渐减少。因此设计耦合传感器时应根据重复脉冲上升时间和局部放电脉冲频域能量分布特点,设计高频响应较好的传感器,避免脉冲电源干扰使测试灵敏度降低,从而得到准确反映电机绝缘水平的PDIV和RPDIV。     

局部放电脉冲电流波形分析研究

为了对局部放电检测中脉冲电流波形特征进行分析,搭建了三种空气中常见绝缘缺陷模型,即电晕放电、悬浮放电和沿面放电。利用高速数字示波器采集了三种缺陷的正负脉冲波形,通过去噪工具和信号处理工具对波形进行处理得到波形特征量。研究证明,脉冲电流法的正负脉冲波形在幅值上近似相等,但在其他几个特征量上却存在一些差异。     

高频脉冲电压下油纸绝缘局部放电特性研究

高频变压器运行过程中油纸绝缘承受严酷的电热应力,绝缘系统容易过早失效.为了研究高频脉冲电压对油纸绝缘局部放电特性的影响,搭建了高频脉冲电压下的局部放电试验平台,开展局部放电试验,研究油纸绝缘在高频脉冲电压下的局部放电特性,并与工频电压下的局部放电特性进行对比.结果表明:高频脉冲电压下局部放电主要发生在电压的上升沿和下降沿,高频脉冲电压下的局部放电幅值远高于工频下的局部放电幅值,在10 kHz附近存在频致拐点,且高频脉冲下油纸试样出现直击现象;究其原因是高频产生较高的电压上升率,改变了缺陷区域的局部场强和高频电热耦合效应,从而导致了局部放电强度的变化.     

局部放电脉冲波形特征提取及分类技术

根据电力设备周围存在多种干扰以及绝缘存在多局放的工况,提出基于单一缺陷的局部放电在线监测与识别方法,并指出实现此系统的关键技术之一是脉冲群快速分类技术,其由脉冲波形特征提取和聚类分析算法组成。针对108次/s的超宽带局部放电脉冲波形-时间序列,重点研究脉冲波形特征提取及分类技术。在分析等效时频算法和模糊 C均值聚类算法的基础上,对其做了进一步的改进。基于气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的局部放电试验结果表明：采用改进后的算法可以使计算机准确的完成对局放脉冲的的自动分类,并通过在聚类中引入阀值滤除了各子类脉冲中相似性较低的脉冲。这为研制多局放源的在线监及模式系统提供了试验和理论依据。     

梯形电压波形参数对发电机定子绝缘局部放电特性的影响

局部放电检测是诊断高压电气设备绝缘系统缺陷和老化的有效手段之一,外加测量电压波形的改变有助于深入理解局部放电的物理过程.以对称梯形波电压为激励,基于电机定子绝缘在球形-平板非对称电极结构下开展局部放电试验,研究不同电压波形参数对局部放电特性的影响.结果表明:视在放电量主要集中在300?500 pC,与梯形波电压波形参数关系不大;最大放电量在外加电压的负半周整体上大于正半周,该差异主要是由放电电极的金属-介质非对称结构及空间电荷在介质表面的累积作用决定的;随着电压变化率dU/dt增大,平均放电量增加,相位偏移引起的时间延迟减小;随着水平电压持续时间增加,平均放电次数和平均放电量在整体上近似呈指数增长趋势.     

用于提取局放脉冲的波形匹配识别方法初探

针对现场采集的局部放电信号中经常混杂白噪声和窄带周期干扰现象,本文首次提出使用Laplace小波按照波形匹配的原则来提取局部放电脉冲信号的方法.利用该小波波形与局部放电脉冲波形相吻合程度较好的特点,根据波形匹配的原则对含噪信号在一个由该小波构成的小波基函数空间中进行模式识别,进而去除噪声,提取局部放电脉冲信号.该方法不仅能够用于去噪,而且可以确定脉冲的放电主频率、衰减度、放电时刻及放电个数,从而为故障识别和定位奠定良好的基础.仿真和实验结果显示该算法具有良好的去噪性,同时可以获得更多的局放脉冲信息.     

基于局部放电统计参量的脉冲电压下绝缘老化分析

主要针对匝间和对地绝缘电磁线在脉冲电压下老化后的局部放电特征进行了研究.通过不同老化时间的局部放电相位相关分析,在高频脉冲电压下老化后放电次数相位分布出现明显的"放电丛"现象,并通过工频老化后的局部放电结果对此加以证实.通过两种不同电磁线老化特征对比,匝间绝缘和对地绝缘呈现不同的放电特征,匝间主要以内部气隙放电为主,而对地绝缘电磁线则以槽放电为主.此外,测量和分析了局部放电统计参量(如偏斜度、峭度、不对称度等)随老化时间的变化,结果表明平均放电量的偏斜度和老化时间有着一定联系.为更深入地研究脉冲电压下绝缘老化机理打下了坚实的基础.     

电缆局部放电波形特征与脉冲传播研究

为了研究电缆头局部放电的波形特征,制作了6种故障电缆头进行了局部放电试验,获取了典型的局放波形信号。对信号提取特征参数包括等效时间和等效频率,可以对波形信息进行有效表达,以区分不同类型的放电和噪声。结合脉冲在长电缆中传播的试验结果,分析了传播前后特征参数的变化情况,结果可用于测试信号的分类和定位。     

高压交联聚乙烯电缆高频损耗对局放脉冲识别的影响

等效带宽W-等效时间长度T分离技术一般通过W-T的2维笛卡尔坐标系的簇脉冲来识别局部放电(partial discharge,PD)脉冲。局部放电信号沿交联聚乙烯(cross Linked polyethylene,XLPE)电缆传播的高频损耗影响W-T簇分类。为此,提出1个近似传播分析模型,避开传播参数测量法对于长电缆的局限性和分析解方法难以测量半导电层复合介电常数的问题,将其用于分析局放脉冲的W和T与传播距离的关系;同时计算了高斯型PD脉冲的W和T,以及W、T与传播距离的数学关系模型;最后采用近似传播分析模型和数学关系模型针对实际电缆进行了仿真与测量。结果表明高频损耗对W分离影响较小,而对T分离在远距离时影响较大。可见,W-T簇分类对离测量点500m内的PD信号具有良好效果,而对远距离的PD信号主要依靠W来分离。     

空间电荷对脉冲电压下局部放电影响

研究了空间电荷对双极性脉冲电压下局部放电行为的影响。通过等温松弛法测量了纳米和非纳米聚酰亚胺膜的陷阱能级和密度,表明纳米材料中大量界面区的存在导致其陷阱密度和电导率比非纳米材料大;此外,通过测量不同频率和上升时间下的局部放电参量(平均放电量和放电次数等)表明,频率的增加和上升时间的缩短导致PD放电活动增强,纳米材料的放电活动低于非纳米材料。通过不同材料的陷阱参数测量结果,分析了纳米和非纳米材料在脉冲电压下PD特征的不同,其PD特征受到材料陷阱参数的影响。