冲击电压下SF_6气体绝缘典型缺陷局部放电特性研究

随着电网电压等级的不断提高,对于高电压等级设备现场只做工频耐压试验已不能满足电网安全需要,针对此情况,IEC推荐采用振荡型雷电波和振荡型操作波作为现场冲击耐压试验用波形,此外,为了对设备的整体绝缘强度进行合理判断,该标准还建议现场做冲击耐压试验的基础上同时进行局部放电检测。为了对比研究振荡型冲击与双指数冲击对绝缘作用的差异,文中首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,对比研究了GIS中典型缺陷在双指数冲击电压和振荡冲击电压下的放电特性。结果表明,振荡冲击能多次激发缺陷发生放电,更容易暴露出金属突起物缺陷。研究结果为现场实现冲击下局部放电检测奠定了试验基础。     

振荡型冲击电压下SF_6气体中绝缘子沿面放电特性研究

振荡型冲击试验是近几年在高电压等级GIS现场耐压中广泛开展的试验项目。为了将这项单纯的"检验性"试验发展成为一项具备"诊断性"的综合试验,笔者首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,研究了GIS中常见的绝缘子沿面闪络缺陷在振荡冲击电压下的放电特性;总结了典型放电脉冲特征;分析了最大放电幅值、放电次数随外施电压的变化规律;讨论了放电发展过程。结果表明,振荡型冲击由于振荡特性有利于增加沿面放电次数,故而能更好地暴露出GIS内部隐患;最大放电幅值和放电次数均随外加电压的增加而显著增大。研究结果为现场开展振荡冲击下局部放电检测提供了试验基础。     

冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电及其检测技术研究现状及展望

阐述了开展冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电及其检测技术研究的意义,以及冲击电压下局部放电的研究手段和设备现状,包括振荡冲击电压发生器、典型绝缘缺陷模型和冲击电压下局部放电的检测方法等方面。介绍了现阶段冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电的研究仍处于实验室阶段,重点仍在于冲击电压下典型绝缘缺陷模型（针板电极和绝缘气泡）局部放电的发展机理和特征,在实际生产中应用仍需要进一步研究;最后提出了该项研究目前存在的问题及以后的研究方向。     

振荡冲击电压下针板缺陷局部放电研究

为了研究振荡冲击电压针板缺陷局部放电(PD)特性,设计了产生波形符合IEC60060-3规定的振荡冲击波形发生器,根据等效电路模型,推导出波形参数表达式;研究了线圈匝数、积分电阻及磁芯对传感器工作带宽的影响关系,设计制作了一款具有高灵敏度、宽频带的高频电流传感器,在此基础上建立了一套完整的振荡冲击电压下光、电PD检测系统;初步研究了振荡冲击电压下针板缺陷PD特征。试验结果表明,该系统能有效测量纳秒级PD脉冲,为深入研究冲击电压下PD特性和机理提供了有效的试验平台和依据。     

振荡型冲击电压下局部放电的检测及干扰分析

变压器及GIS等电气设备在投运前往往会经过长途运输、现场组装等环节,这些环节会对设备的绝缘产生潜在的损害,因此现场试验对于设备的安全运行具有重要作用。交流耐压试验及局部放电测量并不能发现设备所有的潜在缺陷,冲击耐压试验及局部放电测量则是对其的有效补充。振荡型冲击电压是一种适合设备现场使用的冲击电压波形,为了研究振荡型冲击电压下局部放电的检测及特性,文中构建了振荡型冲击电压下局部放电检测系统,分析了干扰的来源及干扰抑制措施。研究结果表明冲击电压发生器的干扰是局部放电测量系统的主要干扰源,冲击电压本身的位移电流及发生器球隙动作所产生的高频干扰会对局部放电的测量产生严重影响,采用高通滤波器和基于脉冲时域波形的等效时频分析,可以有效滤除干扰,实现振荡型冲击电压下局部放电的准确测量。     

振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电研究

为更加全面地对GIS设备进行现场试验检测,根据相关规程规定,GIS设备现场交接试验中应增加冲击电压试验.设计了符合IEC 60060-3规定的振荡型冲击电压发生器,制作了不同尺寸的绝缘气隙缺陷模型,并搭建了冲击电压下局部放电脉冲测量系统,研究了冲击电压下尤其是振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙缺陷的局部放电特性,比较了不同电压类型下缺陷的局部放电所表现出的不同特征,分析了冲击电压下气隙缺陷局部放电机理与过程.对振荡型冲击电压在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有一定的指导意义.     

气体状态对SF6气体中局部放电的影响研究

GIS是现代电力系统中的重要设备,SF₆因其电气强度高等特点而被广泛应用于GIS等气体绝缘设备中。GIS设备运行过程中,SF₆气体状态的变化会影响设备的局部放电。为了考察气体气压、温度与湿度对于SF₆局部放电的影响,搭建了气体气压、温度与湿度可调的局部放电测试平台,利用特高频法与脉冲电流法测量了不同气压、温度与湿度下的局部放电起始电压与局部放电发展特性。试验结果表明,局部放电起始电压随气压升高而升高、随湿度升高先下降后上升以及随温度升高而升高。同时对局部放电基本特性随气压、温度及湿度的变化规律进行了统计分析,为分析现场检测数据及识别放电类型提供了一定的参考。     

双指数和振荡操作冲击电压下SF6气隙缺陷局部放电行为分析

为深入探索标准操作冲击及振荡操作冲击激励下绝缘内部气隙局部放电行为和产生机制,采用标准操作冲击(SI)和振荡操作冲击(OSI)作为激励源,对环氧树脂内部气隙缺陷的局部放电行为进行了试验研究,并在此基础上对冲击电压下的放电时延进行了统计与理论分析。试验研究发现:2种操作冲击电压下放电电流脉冲随施加电压的上升而呈现不同阶段特征;首次放电对后续放电的放电频率、幅值和分布等特征有显著的影响;将施加电场变化过程的影响引入放电时延理论计算中,对所得到的伏秒特性(U-t)曲线与试验统计分布进行比较,结果表明70%的统计结果分布在理论曲线的附近,解释了操作冲击激励下气隙放电行为的一般性规律。     

冲击电压下气体绝缘开关设备悬浮缺陷放电特征

为探索冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)悬浮缺陷局部放电检测的有效性及灵敏性,搭建了冲击电压下局部放电试验平台,测量了悬浮缺陷在非振荡冲击波(标准雷电波、标准操作波)、振荡冲击波(振荡操作波)和工频电压下的局部放电信号,提取并分析了悬浮缺陷在不同类型冲击电压波下的局部放电特征谱图,比较了冲击电压波形和工频电压对悬浮缺陷检测的灵敏性。研究结果表明,在非振荡冲击波和振荡冲击波作用下,悬浮缺陷放电稳定、重复性好,冲击电压波对悬浮缺陷的局部放电检测较有效;在不同试验阶段内,振荡冲击电压下的q-?散点图及N-?柱状图以及非振荡冲击电压下的q-Δt/Δu散点图和N-Δt/Δu柱状图的形貌特征差别较大,可作为表征GIS悬浮缺陷放电类型及放电严重程度的特征谱图;在三种冲击电压波形中,振荡操作冲击电压波形对缺陷检测灵敏度最高,是工频电压下悬浮缺陷局部放电起始电压的1.3倍。     

冲击电压下极不均匀场中SF_6气体的击穿机理

极不均匀场中SF_6的低概率冲击击穿是先导击穿。根据当前的研究结果,对击穿的发展过程和机理进行了论述,对击穿过程的计算机模拟及它的一个实际应用——伏秒特性也作了讨论。     

振荡型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性

利用振荡型冲击电压进行变压器冲击耐压试验具有波形易于调节、产生效率高的优点,为了研究振荡型类雷电冲击电压和标准雷电冲击电压波形在变压器绕组中分布特性的差异,利用能够产生不同类型冲击电压的发生装置,实际测量了变压器绕组各出线端的电压波形,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击电压波形畸变更为明显,其对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的考核严酷程度更高。     

振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。     

振荡冲击及交流电压下绝缘子表面金属微粒放电特性研究

近年来由于绝缘子沿面放电引起的绝缘故障较为多见,冲击耐压及冲击下局部放电检测是绝缘考核和诊断的有效手段。文中采用IEC 60060-3推荐的振荡型雷电及操作冲击和工频交流电压,针对110 k V气体绝缘组合开关设备(GIS)真型绝缘子金属微粒缺陷模型进行了局部放电特性研究。在工频交流(AC)电压下,局部放电起始电压和闪络电压的差值小于2种振荡型冲击电压,其随气压增大而增加;在冲击电压下,局部放电大多发生在振荡周期的上升沿处,在电压波谷处会出现相反极性的局部放电脉冲;金属颗粒位置对放电量、放电重复率等影响较大。结论表明,相比于工频交流电压,GIS绝缘子表面金属颗粒缺陷在外施电压为振荡型冲击电压时易产生局部放电,说明了振荡型冲击电压局部放电检测具有较高缺陷检出能力。     

SF_6断路器内部悬浮电位放电产生的分解产物分析

在某断路器SF6分解产物检测时发现SO2气体体积分数异常,判断该断路器存在潜伏性缺陷。通过理论分析并对断路器进行解体检查,最终判断该断路器的潜伏性缺陷为悬浮电位放电故障。笔者分析了悬浮电位的形成过程及其对断路器的影响,分析了SF6气体在悬浮电位放电下的气体以及固体分解组分的生成机理。     

交流与雷电冲击叠加电压下SF6气体中沿面局部放电测量与数值计算

由冲击过电压所引发的环氧绝缘沿面局部放电往往会造成严重的绝缘事故,威胁设备的运行安全。采用不同的测量方法对交流与雷电冲击叠加电压下SF6气体中环氧绝缘沿面局部放电进行测量。分析讨论冲击叠加相位和冲击电压极性对沿面局部放电激发过程的影响。基于试验结果的讨论分析和沿面局部放电基本物理过程,建立交流与冲击叠加电压下沿面局部放电激发过程的数学模型,对不同极性冲击叠加在交流电压不同相位后沿面局部放电的放电时延、放电量进行数值计算。同时,对放电所产生的沿面、空间电荷衰减过程进行定量分析,实现了电荷衰减过程中电荷记忆效应对沿面局部放电影响的量化描述。该研究结果为沿面局部放电过程的分析提供了一定的试验及理论依据。     

交流与负极性雷电冲击叠加电压下SF6中自由金属颗粒局部放电激发特性

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在运行中常常会遭受雷电过电压侵袭,此时其中的自由金属颗粒缺陷会使得SF₆设备绝缘性能急剧降低,威胁设备的运行安全。基于冲击叠加相位可调的交流与冲击叠加试验系统,采用脉冲电流法试验研究了冲击叠加相位、金属颗粒尺寸、金属颗粒数量对交流与雷电冲击叠加电压下SF₆中自由金属颗粒局部放电激发特性的影响。试验结果表明,冲击叠加相位、金属颗粒尺寸和数量对局部放电激发特性影响显著。负极性雷电冲击叠加在交流电压负半周后,可激发颗粒后续的交流局部放电,且冲击叠加在270°相位所激发的放电最为剧烈;随着颗粒尺寸增大,冲击下金属颗粒局部放电更难激发,但激发后局放更为剧烈;随着颗粒数量增加,冲击下金属颗粒局部放电更容易激发,且放电更为活跃;并从空间电荷角度对局部放电的激发和发展机理进行了解释。该研究工作对于深入理解与实际工况更为契合的叠加电压下SF₆中自由金属颗粒局部放电特性具有重要的理论和工程意义。     

快速振荡电压下SF6气体间隙放电的光电检测

利用光电倍增管及分幅式变象管高速相对放电产生的光信号进行了检测。实验证明,光电检测是研究快速振荡冲击（FOI）作用下SF6气体放电过程的有效手段。由检测结果可看出,SF6气体间隙在FOI下的放电特征与标准雷电波（LI）下的放电特征是不同的,负极性FOI作用下的放电机理遵循茎先导机理。     

雷电冲击电压下局部放电检测方法有效性研究

为了研究冲击电压下局部放电现象,搭建了冲击电压发生装置。以油纸绝缘气隙模型为试验对象,通过超声波法、高频电流法和超高频法对雷电冲击电压波形下的局部放电信号进行测量,列出典型波形进行对比分析。试验结果表明,高频电流法能有效提取局部放电脉冲,为进一步研究冲击电压下局部放电特征和机理提供参考。     

冲击电压与工频电压下局部放电试验对比分析

针对4种典型缺陷比较冲击电压下的放电特性和工频电压下的异同之处,为现场试验提供有效的数据支撑,同时更好地了解设备的绝缘状态,确保输变电设备安全运行。