交直流复合电压下的稍不均匀场高压电极起晕特性

为研究复合电压下阀内部屏蔽罩电极的起晕电压特性,搭建了用稍不均匀电场电极缩尺模拟阀用屏蔽罩电极,并搭建了复合电压电极电晕放电平台,基于紫外成像技术研究了稍不均匀场中阀用屏蔽罩电极缩尺模型的紫外光子数特性及起晕电压特性,并获得了不同电极尺寸下的起晕电压的变化规律。在此基础上,利用有限元方法对不同交直流配比下,电晕起始电场强度分布进行了仿真。通过分析可以得到:气隙间距在0~10 cm范围内,在固定直流改变交流的复合升压方式下,随着正直流分量的增加,电极所加交流分量会逐渐降低,若认为起晕时交直流分量直接线性叠加得到的电压为起晕电压,则起晕电压值会随正直流分量的增加呈现先增加后降低的趋势,存在一组交流和直流电压配比,使得复合电压作用下电极的起晕电压达到峰值,数值可达65 k V左右。该研究可以为换流阀内电极结构的绝缘优化设计提供参考。     

交直流复合电压下油中局部放电的起始过程

换流变阀侧绕组同时承受交流、直流、交直流叠加、极性反转等多种特殊电压形式,其许用场强却未得到同等关注。因此,采用针-板、板-板典型电极模型和脉冲电流法及宽频带电流传感器检测法,研究了变压器油在交流、直流、交直流复合电压条件下的局部放电起始过程;总结了该起始电压随电压类型变化的规律曲线,为换流变许用场强的提出奠定了基础。试验结果表明:针-板电极模型下局放起始电压基本只与交流、直流、复合电压的幅值有关,而与电压类型、复合电压分量所占比例无明显关系;板-板电极模型中,复合电压下交流局部放电起始电压受直流分量的影响很小。通过高速摄像仪记录复合电压下局部放电引发击穿的全过程并估算出了放电增长速率约为1.8km/s;利用扫描电镜观测放电通道表面形貌特征,进而采用表面能谱分析法检测其主要元素含量由高至低依次为C、O、Cu、Si。最后通过复合电压下油中局部放电产生随机分布气泡的仿真模型算出,气泡使局部放电场强严重畸变,不均匀系数f达1.6。     

交直流复合电压中直流分量对油纸绝缘针板缺陷局部放电特性的影响

换流变压器阀侧绕组绝缘承受交直流复合电压的作用,其中直流电压分量对油纸绝缘的影响相比纯交流电压更为复杂。针对复合电压中直流分量对极不均匀电场下油纸绝缘局部放电特性的影响,采用基于脉冲电流法的局部放电测量系统,着重对比了不同直流分量交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷在起始放电和预击穿阶段的局部放电特性。实验结果表明:直流电场作用下的空间电荷积聚形成的反向电场使得起始放电电压和击穿电压随着直流分量的升高而逐渐增大;在整个局部放电发展过程中,直流分量增加时放电脉冲重复率与放电量会降低,而平均脉冲等效时间和等效频率与直流分量间没有表现出直接关系;随着直流分量的增加,局部放电分布相位开始向正半周期移动。实验结果可作为含不同直流分量交直流复合电压下局部放电模式识别的参考。     

不同比例复合电压下油纸绝缘局部放电起始阶段放电特性

文中对不同比例交直流复合电压下油纸绝缘局部放电起始放电特性的相关参数进行了实验研究。搭建了球板电极、柱板电极、针板电极局部放电模型模拟不同缺陷,利用恒压法进行了不同比例交直流复合电压下的油浸纸板局部放电实验,对局部放电的相关参数随复合电压比例的变化规律进行了测量并加以研究。研究结果表明,随着复合电压比例上升在球板电极、柱板电极、针板电极局部放电模型的起始放电阶段交流分量幅值下降,直流分量幅值增加,放电次数下降,球板和针板电极会改变相位分布使其集中于90°~135°范围内,同时向45°方向扩展。球板电极最大放电量较为稳定,针板电极最大放电量随比例上升而减小,柱板电极最大放电量变化趋势相反。     

空气湿度对导线电晕起始电压的影响

我国特高压工程中,输电线路要经过山地、湖泊等高湿度地区,空气湿度对架空输电线路电晕放电有较大影响。为研究湿度对导线电晕放电的影响,利用同轴线-筒电极研究了不同大气湿度对交流以及直流正负极性电晕起始电压的影响规律。试验结果表明:湿度对直流正极性电晕起始电压影响较小,而对直流负极性以及交流电压电晕起始电压影响较大:在相对湿度达50%～60%时,直流负极性与交流起晕电压最高。分析认为,空气湿度对空间电荷分布的影响以及湿度对导线表面状态的影响是导致起晕电压变化的主要因素。     

交直流复合电压下变压器油中典型模型的击穿特性研究

本文中研究了交直流复合电压下变压器油中针—板电极模型的击穿特性,结果表明直流击穿电压随预加交流电压的增加呈线性下降,反之,交流击穿电压随预加直流电压的增加也呈线性下降.并且,不同预加电压类型下的击穿场强明显不同.     

交直流复合电压下热老化油纸绝缘空间电荷特性

换流变压器阀侧绝缘长期承受交直流复合电压的作用。为了研究油纸绝缘在交直流复合电压下空间电荷特性,该文开展了油纸绝缘加速热老化试验,搭建复合电压下电声脉冲法空间电荷测量系统,测量交流、直流以及交直流复合电压下油纸绝缘内部空间电荷积聚和消散情况,并进一步计算得到油纸绝缘陷阱深度。研究结果表明,不同老化状态的油纸绝缘在交直流复合电压下均出现铝电极附近的负极性空间电荷积聚,老化的油纸绝缘由于正负电荷不同的注入迁移特性,在交流电压下同样出现负极性空间电荷积聚;随着老化时间的增加,油纸绝缘中积聚的空间电荷先减少后增加;与直流极化相比,交直流复合电压极化后老化油纸绝缘的平均陷阱深度更大。     

基于臭氧检测法的电晕起始电压测量方法

起晕电压测量是金具电晕特性研究的一个重要方面,为了实现起晕电压的准确测量,结合理论分析与实验验证提出了一种基于臭氧检测的起晕电压测量方法。通过对电晕过程中臭氧产生的化学机理分析,论证了该方法的可行性,并从激发能量和干扰因素等方面将臭氧检测法与紫外光检测法进行了对比。通过搭建相应平台,采用臭氧检测的方法测量了2种尺寸的棒电极在棒-板间隙结构下的负极性起晕电压。结果表明:臭氧检测法切实可行,且具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点;采用臭氧检测的测量结果同预测精度较高的光电离模型预测结果一致,证明了测量方法的有效性。所提出的方法可用于实验室中小尺寸电极起晕电压的准确测量。     

交直流复合电压下变压器油中金属微粒聚集特性和局部放电特性研究

通过开展不同比例交直流复合电压下油中金属微粒在半球电极间的聚集试验,同步采集不同时刻的局部放电（PD）信号,对放电频率及平均放电量进行统计,最后对金属微粒的聚集行为与PD特性的关联性进行了分析。结果表明：金属微粒在直流电压下的聚集区域最大,在交、直流分量比为3∶1的复合电压下的聚集最为紧密;放电频率随时间呈下降趋势,且随着交直流复合电压中交流分量的增加,放电频率逐渐增加;金属微粒与电极间的碰撞频率及金属微粒聚集的紧密程度是影响局部放电频率及平均放电量的主要因素。     

电晕笼中直流导线起晕电压的测量方法

电晕起始电压是反映导线电晕特性的重要参数。针对现有的电晕起始电压测量方法不能区分导线局部起晕电压和全面起晕电压的不足,在实验室使用的小电晕笼中测量了不同类型和表面状态的直流导线的起晕电压。通过分析导线电晕发展过程,提出使用电流系数曲线测量直流导线起晕电压的方法。与已有的测量方法进行对比的结果表明,结合使用电晕脉冲法和电流系数法测量电晕笼中直流导线的局部起晕电压和全面起晕电压是可取的。     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。     

交流电晕脉冲特性随气压湿度变化的规律

随着特高压交直流输电工程的进行,高海拔电晕问题越来越受到关注。在可以调节气压和湿度的有机玻璃罐中,利用棒一板电极,对交流电晕特性随气压、湿度的变化规律进行试验研究。结果表明：交流电晕起始电压均随着气压降低、湿度升高而减小;交流电晕脉冲平均幅值均随湿度升高而减小;正半周流注脉冲平均幅值随气压降低而减小,而负半周流注脉冲平均幅值随气压减少而增大;交流电晕脉冲频率均随湿度升高而增大;随着气压降低,正半周流注脉冲个数没有明显的变化趋势,而负半周流注脉冲频率随气压降低而增大。     

直流电压下冰棱尖端放电实验研究(英文)

由于冰凌尖端和覆冰绝缘子表面之间的放电情况与覆冰绝缘子闪络电压紧密相关而引起了高度的关注,在冰凌和冰板模型基础上,通过实验研究了直流情况下冰凌尖端电晕放电现象。研究结果发现:冰凌到覆冰绝缘子表面间距、环境温度、冰水电导率对起晕电压有一定的影响,其影响原因也被逐一分析;揭示了电晕放电发展过程,在不同电压极性下,电晕放电对冰凌尖端的影响不同;当环境温度为?5℃,不同电压极性下冰凌尖端起晕电压与普通电极情况不一致,这种情况希望得到更多的证实。研究结果将会提升对覆冰绝缘子放电的理解,并有助于防止闪络情况的发生。     

Understanding discharges initiated by water droplet on epoxy nanocomposites under DC voltages adopting UHF technique

Corona inception voltage due to a water droplet on epoxy resin in an electrode gap is high under DC voltage compared to AC voltage. It is observed that, as the contact angle of the epoxy nanocomposite material becomes higher, the corona discharge inception voltage increases. The droplet movement is observed, using a high‐speed camera, on application of the voltage. It is seen that a droplet moves toward the ground electrode under an AC or a negative DC voltage, whereas it moves toward the high‐voltage electrode under a positive DC voltage. It is also observed that carbonization occurs near the ground electrode under AC and negative DC voltages, and near the high‐voltage electrode under a positive DC voltage. During the evaporation of the water droplet (during arcing) on the surface of the insulating material under AC and DC voltages, carbonization of material occurs and is high both in pure epoxy resin and in nanocomposites with 5 wt% epoxy clay. The magnitude of the arcing current is nearly the same irrespective of the percentage of clay in the epoxy nanocomposites. The magnitude of discharge current flow is high under negative DC voltage compared to positive DC/AC voltages. The rise time of injected current pulses, at the time of corona inception and during arcing, under AC/DC voltages, is a few nanoseconds. Ultrahigh‐frequency signals were emitted as a result of the corona discharge from the water droplet on epoxy nanocomposites and at the time of arcing between the droplets and the electrodes, both under AC and DC voltages, with its dominant frequency in the range 1–2 GHz. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

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。     

正极性雷电冲击电压下流注起始特性研究

流注是长空气间隙放电的主要过程,其起始特性具有重要的理论价值与广泛的工程应用。以往对直流电压作用下流注起始特性的研究较多,对冲击电压特别是电压上升率较大的雷电冲击电压下流注起始特性研究很少。采用基于光电集成技术的高压侧电流测量系统与空间电场测量系统,对1 m棒–板间隙在正极性雷电冲击电压下流注起始特性进行研究,提出了新的流注起始观测手段,获得不同半径棒电极、不同电压上升率下的流注起始电压与场强,拟合得到考虑电压变化率的流注起始场强判据,并验证了所提出判据的广泛适用性。另外,还对正极性雷电冲击电压作用下流注起始时延的变化规律进行研究,定量测量了流注的起始时延,为研究流注起始时延的概率分布奠定基础。     

工频电压下带尖端棒电极特性的初步探讨

对一种带尖端的棒电极在工频电压下进行了初步的试验分析,发现它的性能优于IEC推荐的端部为半圆球的棒电极,从而设想在工频测量系统用带尖端的棒—棒间隙作为一种测量装置是有可能的。     

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。     

冰凌针-板间隙直流正极性下起始电晕特性的研究

覆冰是电力系统的严重自然灾害之一。覆冰绝缘子伞裙间隙未桥接时,冰凌尖端的放电是影响绝缘子闪络电压的主要因素之一。选择冰柱-冰板间隙模型,借助于紫外线成像仪等设备,在人工气候室内研究了冰凌-冰板模型的电晕特性,提出了用紫外线成像仪确定冰凌-冰板起晕电压的方法, 分析了影响冰凌起晕电压的因素。结果表明:冰凌-冰板间隙起晕电压与冰凌状态有关,湿冰的起晕电压较低,干冰的起晕电压较高;间隙较长,起晕电压较高;气压较低,起晕电压较低;冰凌起晕电压与覆冰水电导率没有明显关系。