基于紫外成像技术的瓷绝缘子串放电程度量化评估

为利用紫外成像技术对绝缘子串的放电程度进行量化评估,首先以稳定放电源和紫外成像仪搭建试验装置,研究了增益、距离、角度和风力4种参数对紫外成像结果的影响。然后利用瓷绝缘子串开展了一系列人工污秽试验,用紫外成像仪记录下绝缘子串在电压不断升高过程中的放电现象,从紫外检测视频中提取了光子数、光斑面积和光斑数量等指标,分析了其与绝缘子串放电强度的对应关系。稳定放电源试验发现,仪器增益、距离与紫外检测结果在一定范围内均存在指数关系,角度和风力对放电的影响可忽略不计。污闪试验研究发现,从视频中提取的指标与绝缘子串放电强度存在明显的正相关关系,根据指标数值大小可将放电分为电晕放电、间歇性电弧放电和持续性电弧放电3个等级,实现了利用紫外成像技术对绝缘子串放电强度进行量化评估的目的。研究成果对紫外成像技术的应用以及绝缘子串污闪预警具有重要意义。     

基于紫外光辐射照度特征的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估方法

绝缘子污秽放电严重威胁电力系统的安全稳定运行,及时掌握污秽绝缘子的绝缘状态意义重大,文中旨在研究基于日盲紫外检测的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估方法。首先,基于220 kV输电线路瓷绝缘子污秽放电试验,结合污秽绝缘子的放电现象、泄漏电流信号及紫外放电图像特征,将污秽瓷绝缘子的绝缘状态划分为“正常”、“一般”、“较差”、“极差”,并利用紫外放电检测结果一致性方法以及统计分析的方法,选取了3个基于紫外光辐射照度的特征参量;其次,以环境湿度、仪器增益及3个光辐射照度特征参量为输入变量,绝缘状态为输出变量,采用黏菌优化算法对支持向量机的惩罚因子与核函数参数进行优化并建立了污秽瓷绝缘子的绝缘状态评估模型;最后,将绝缘状态评估模型的测试集验证结果与采用粒子群优化算法、麻雀搜索算法优化的支持向量机分类模型进行对比,发现其分类准确率更高,可达93.85%。文中所建立的污秽瓷绝缘子绝缘状态评估模型同样适用于其他型号的紫外成像仪,极大提高了污秽绝缘子紫外检测的实用性。     

GIS绝缘子表面固定金属颗粒放电特性研究

为研究气体绝缘开关设备中绝缘子表面固定金属颗粒的放电特性,在实验室建立了一套220kV电压等级的GIS局部放电检测平台,模拟GIS绝缘子表面固定金属颗粒放电模型,应用紫外成像技术、超声波检测技术和脉冲电流法对整个放电过程进行了检测。试验结果表明:光学检测法灵敏度很高,通过紫外光子数可以直观的反映放电的剧烈程度和放电位置;绝缘子表面固定金属颗粒的形状对放电剧烈程度有较大影响;在绝缘子缺陷处,随着放电的加剧,局部区域瞬间受热而膨胀,体积的剧烈变化引起了介质密度的瞬间变化,从而导致超声波信号不断增强。     

复合绝缘子外部放电紫外检测典型图谱分析

复合绝缘子在运行过程中会由于表面污秽、凝露及局部破损等发生表面放电,紫外成像技术是一种近年来应用较多的电气设备非接触式检测方法,可对绝缘子表面放电进行有效检测。在实验室搭建了复合绝缘子外部放电实验平台,研究了复合绝缘子表面凝露放电、均压环破损放电及表面污秽放电等绝缘子常见外部放电的紫外检测结果,得到了不同类型放电的典型紫外图谱。研究结果表明不同类型的放电其紫外图谱具有不同的特点,通过对紫外图谱特征的分析可以进行复合绝缘子放电类型的分析。研究结果为现场复合绝缘子外部放电检测结果的分析提供了指导。     

直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒局部放电发展过程及严重程度评估

直流气体绝缘线路(gas insulated line,GIL)绝缘子表面附着金属颗粒会显著降低绝缘子表面的闪络电压,是GIL设备内一种常见的故障。为研究直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒所引发局部放电的发展过程并进行严重程度判断,建立了一套220 kV GIL设备局部放电测试平台,在逐步升压时利用紫外观测仪观察了绝缘子表面局部放电的整个发展过程,对不同发展阶段局部放电脉冲电流信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱进行了分析。结果表明:GIL绝缘子表面附着金属颗粒导致的局部放电严重程度可以划分为3个阶段:轻微放电、中度放电和严重放电;随着放电过程的加剧,局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱跟随出现变化。利用局部放电信号的局部放电量、局部放电间隔时间图谱统计参数Sk、Ku值可以对GIL绝缘子表面附着金属颗粒缺陷引发局部放电的严重程度进行评估。     

基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估

为了检测接触网外绝缘设备故障状态,采用紫外成像技术和红外热像技术对接触网外绝缘故障特征进行了研究。通过对接触网电气绝缘设备的现场检测,归纳出3种接触网典型的放电和发热故障现象。借助绝缘子局部放电试验,获取了不同污秽程度下的绝缘子的视在放电量和紫外图像;通过紫外图像特征提取,准确计算出放电光斑面积;根据视在放电量与紫外图像放电光斑的对比,得出了紫外光斑面积与视在放电量的正比关系。探究了紫外图像的拍摄距离、拍摄增益和拍摄仰角对放电光斑面积的影响,对不同拍摄参数下的光斑面积进行归一化处理并计算出其视在放电量的大小。通过试验探究了不同故障程度下的长时间温升规律:随着故障程度的增加,故障设备放电后最大温升越高,这为红外图像检测接触网外绝缘故障提供了依据。将紫外图像所检测到的视在放电量和红外图像所检测到的最大温升进行了模糊逻辑推理,据此构建了基于多光源图像的接触网外绝缘健康状态评估系统,经测试系统准确率为92.5%。因此可以认为,所构建的接触网外绝缘健康状态评估系统是合理有效的。     

基于紫外成像技术的劣化绝缘子放电动态特性分析

针对绝缘子状态检测技术的特点及其局限性,分析紫外成像技术的研究现状,确定以紫外光斑面积作为放电过程特征参量的可行性,利用3次傅里叶函数对500 kV绝缘子紫外图像数据加以拟合处理,表明劣化绝缘子的放电过程具有周期性闪烁特点。提出对放电过程连续视频图像特征量量化特性参数进行统计分析,将有助于提高紫外成像法在绝缘子劣化检测及其故障类型辨识中的应用。     

330kV变电站悬式瓷绝缘子失效原因分析

针对某330 kV变电站悬式瓷绝缘子炸裂失效问题,采用紫外成像检测方法对该站绝缘子进行了在线检测,发现由该绝缘子生产厂家供货的多串绝缘子存在不同程度的电晕放电。通过对已应用的该厂家瓷绝缘子进行绝缘电阻测量和解剖试验检测与分析,最终确定失效原因是该批瓷绝缘子存在质量问题。     

基于紫外图像的接触网棒瓷绝缘子污秽状态检测

为了检测接触网绝缘子的污秽状态,采用紫外成像检测技术对接触网常用的棒瓷绝缘子进行研究。对绝缘子人工涂污并对污秽绝缘子在人工气候室内进行了放电试验,拍摄紫外图像和视频,对图像进行处理,提出用阈值滤波对二值图像去噪的方法,提取并定义了"光斑面积百分比"这一图像特征。通过对不同相对湿度下不同污秽等级绝缘子的污秽放电试验,得出湿度和污秽等级对绝缘子放电的影响规律,并将此作为污秽状态评估的依据。建立以光斑面积百分比、相对湿度为输入,绝缘子污秽程度为输出的模糊推理模型,并将其与视频图像处理部分融合,构建基于紫外视频图像的外绝缘污秽状态检测系统。     

500kV绝缘子串含零值绝缘子时的电晕放电分析

由于绝缘子串中含有零值绝缘子可能会导致输电线路雷击跳闸事故,本文基于有限元法研究了绝缘子串中含零值绝缘子的电场分布,并结合紫外检测仪观测电晕放电综合研究绝缘子串的电晕放电情况。建立了绝缘子串的三维模型,考虑了绝缘串子中含有零值绝缘子时的情况,并对该模型进行了电场仿真,同时通过紫外检测技术观测了含零值绝缘子的绝缘子串电晕放电,而且电场分析结果与实测数据相符,零值绝缘子附近电场发生畸变,紫外观测数据显示零值绝缘子附近发生了电晕放电。零值绝缘子导致的电场畸变是零值绝缘子附近发生电晕放电的重要原因之一,该研究可用于高压输变电设备外绝缘状况紫外检测的诊断与评估。     

750 kV GIS现场主回路绝缘试验及瓷柱探伤试验分析

对750 kV GIS耐压及局部放电、超声波探伤试验进行了介绍,针对这两个现场特交试验中出现的问题进行分析,提出意见与建议,有助于后续750 kV工程特交试验的顺利进行,保证设备可安全投入电网运行。     

基于紫外脉冲法的绝缘子污秽状态监测

为及时监测绝缘子的污秽状态,根据绝缘子污秽程度与放电脉冲的关系和绝缘子放电时紫外脉冲的特性,提出了一种基于紫外脉冲法的绝缘子污秽状态在线监测技术,通过绝缘子放电强度和次数的变化判断绝缘子污秽程度。110kV线路试验的结果表明,在线监测表面放电时的紫外脉冲可监测绝缘子的污秽状态,且不需接触绝缘子,与绝缘子的距离可以达到4m。     

紫外脉冲法在特高压放电检测中的应用

目前的超高压系统一般通过红外成像仪、紫外成像仪等检测放电,但都未实现定量检测,而特高压系统的绝缘要求更高、设备对地距离更大,尤其特高压输电线路对检测距离的要求很高。为此,提出了基于紫外脉冲法的特高压输电系统放电非接触式检测方法,该法能实现对特高压输电系统放电程度的远距离精确对位的定量检测,可准确判定特高压电气设备的外绝缘状况;还研制了相应的检测器并在西北电网公司750kV官亭变电站进行了放电实测,验证了该方法的检测能力,其最大测量距离>32m。     

超高压交流变电站金具电晕特性与选型研究

为消除电晕放电造成的能量损耗和电磁干扰,对不同种类金具的电晕特性以及不同电压等级下金具选型进行研究。利用紫外成像仪对几座超高压交流变电站的电晕放电现象进行观测,找出易发生电晕放电的金具;对此金具结构建立三维有限元仿真模型,计算在施加500 kV和750 kV电压等级下,不同尺寸金具表面电场强度分布情况,并针对场强较大的结构进行优化设计。研究结果表明,随着均压环、屏蔽环管径和屏蔽球球径的增大,其表面电场强度逐渐减小;结合金具表面起晕场强控制限值,给出了500 kV和750 kV电压等级下,耐张绝缘子串屏蔽环、V型绝缘子串均压环以及导线屏蔽球的尺寸选型。     

分体式绝缘子检测机器人的电场分析及测试试验

超、特高压输电线路绝缘子串较长,采用绝缘子检测机器人检测更为方便和有效。但目前的绝缘子检测机器人主要为攀爬方式,体积大、结构复杂,需要进行改进。为此设计了一种适用于悬垂绝缘子串检测的轻便型分体式绝缘子检测机器人,对绝缘子机器人周围的电场分布进行了仿真计算与分析,并进行了220 kV绝缘子串的测试试验,结果表明：所设计的检测机器人本体最大电场强度为1 753 kV/m,不会发生起晕;绝缘子检测机器人的测量电压值小于绝缘子原始电压分布值,可通过补偿修正得到实际的绝缘子电压分布,并进行低、零值绝缘子检测。     

750kV隔离开关用支柱复合绝缘子关键技术研究

750 kV隔离开关设备中首次应用支柱复合绝缘子,且使用环境存在风沙大、太阳辐射强度高、日温差大等恶劣因素,对复合绝缘子的机电性能和外绝缘老化性能提出更高要求.通过绝缘结构尺寸、芯体填充、铺层结构、全套老化以及成型工艺等关键技术的研究,开发出750 kV隔离开关用支柱复合绝缘子.目前已通过权威机构认证,并成功应用于750 kV输变电工程.     

复合耐张绝缘子在750kV输电线路中的应用

为有效解决复合绝缘子在750kV输电线路耐张串的应用问题,提出对复合耐张绝缘子伞形的优化措施、芯棒脆断的防护措施以及在施工和运行维护中对复合耐张绝缘子的保护措施,从而避免750kV输电线路污闪对系统造成巨大冲击,保证750kV输电线路的安全稳定运行。     

绝缘子表面电场与紫外脉冲关系以及在劣化绝缘子检测中的应用

通过仿真计算表明绝缘子串出现劣化绝缘子时,其表面以及周围空间电场分布变化明显,平均变化幅度超过10%,局部区域明显加强,因此导致电晕放电加强.绝缘子表面电场的变化将导致电晕放电中紫外脉冲的数量以及功率发生变化,基于此研制了UV-I型绝缘子检测仪,通过检测绝缘子串一段时间内电晕放电中的紫外脉冲数量的变化,判断是否存在劣化绝缘子.先后在高压大厅和现场进行了多次试验,试验结果表明:当绝缘子串中出现劣化绝缘子时,放电加强,放电中的紫外脉冲数量将增多,对于110kV和220kV的相对放电变化率分别超过10%和8%,与仿真电场变化比成正比,UV-I型绝缘子检测仪能有效检测劣化绝缘子.     

750kV GIS隔离开关用绝缘拉杆炸裂原因分析

盆式绝缘子、绝缘拉杆、支柱绝缘子等绝缘件作为GIS设备内部重要的绝缘、传动部件,故障率仅次于异物放电。通过绝缘拉杆运动特性分析、X射线成像检测、异物分析、微观分析、电场仿真分析等方法,对一起750 kV GIS 设备隔离开关交接试验过程击穿炸裂进行分析。针对分析结果给出了隔离开关的故障原因为连接机构侧的绝缘管粘接面加工操作不当造成了绝缘管层间疏松,导致粘接面存在气隙缺陷,缺陷逐渐延伸扩展,最终诱发绝缘拉杆层间连续放电通道。