纤维素颗粒物对变压器油冲击击穿特性影响的试验研究

针对不同纤维素颗粒物含量的变压器油进行冲击击穿试验研究。应用球盖形电极模拟油中稍不均匀电场,采用波形参数分别为1.4/50μs、14/220μs、80/850μs和240/2400μs的四种冲击电压对低、中、高三种不同纤维素颗粒度水平的变压器油进行冲击击穿试验。试验结果的统计分析显示,冲击电压波形和纤维素颗粒度水平均对变压器油的击穿电压产生影响,更长的波形持续时间或更高的纤维素颗粒度水平均导致冲击击穿电压的降低。特别是高颗粒度水平油样在80/850μs和240/2400μs的冲击电压下的U50%下降显著。通过对纤维素颗粒在1.4/50μs和240/2400μs冲击电压下的运动观测发现,240/2400μs冲击电压可促进纤维素颗粒物在电极间强场区的聚集,导致油间隙击穿电压的进一步降低。     

冲击电压下变压器油中针板间隙击穿特性的试验研究

为了研究变压器油中针板间隙的冲击击穿特性,搭建了冲击电压变压器油间隙击穿试验平台,对油中针板间隙进行包括标准雷电、标准操作等5种波形参数的冲击击穿试验。结果表明:冲击电压的波形参数对间隙的击穿时间有显著的影响,击穿时间随着波前时间的增加而增加。电极曲率半径会影响间隙的流注起始电压和击穿电压以及对应的间隙最大场强。间隙距离除了影响间隙击穿电压外,还对流注起始最大场强和间隙击穿最大场强产生影响。在施加电压幅值范围内,击穿过程中观测到的流注发展平均速度比较稳定,冲击电压波前时间、电极曲率半径和间隙距离未对流注发展平均速度产生影响。     

冲击电压波形参数对SF_6稍不均匀电场棒–板间隙放电电压的影响

GIS中隔离开关例行操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)对GIS等电力设备绝缘造成很大威胁。目前,由于VFTO的非标准化,导致VFTO下GIS绝缘特性研究结果分散性大、可比性差。为此借助研制的陡前沿冲击试验装置,研究了便于标准化的双指数冲击电压下SF6稍不均匀电场棒–板间隙的放电特性。研究表明,稍不均匀电场下,不同波形参数冲击电压下间隙50%放电电压随气压升高基本呈线性增加,并且出现了极性效应反转现象,且极性反转临界气压值与波形参数有关。间隙50%放电电压随冲击电压波前时间增加无显著变化,略呈下凹"U"型;随波尾时间增加略有微弱下降趋势。结合VFTO波形基本特征和现场试验大容量负载的特殊情况,建议选取波前时间0.2~0.8μs、波尾时间1.2~15μs的双指数冲击电压作为VFTO模拟波形,进一步研究现场试验用VFTO标准波形。     

非标准雷电冲击电压下油纸绝缘击穿特性

变压器实际遭受的雷电冲击电压的波前时间及持续时间变化范围很大,传播过程中的折反射还会造成雷电波的波形振荡。雷电侵入变压器绕组后会引起内部谐振,在匝间和饼间形成较高电位梯度,从而导致匝间和饼间的击穿事故。因此设计了油-隔板和匝间绝缘模型,研究了冲击电压波前时间、振荡频率对绝缘模型击穿特性的影响。结果表明:2种绝缘模型击穿电压均随波前时间的降低而增加,波前时间0.25μs陡前沿冲击电压下的U50%比标准雷电冲击下提高了10%~17%;对于匝间绝缘模型,其放电时延受绝缘层厚度和波前时间的影响显著,并且放电时延对波前时间的敏感度随着纸层层数的增加而升高;匝间绝缘模型能够耐受幅值比标准雷电冲击电压幅值更高的振荡雷电冲击电压,模型的U50%击穿电压随振荡频率增大而增大,振荡频率335 kHz时的U50%是标准雷电下的1.25倍;此外,当匝间绝缘模型中绝缘纸总厚度保持恒定时,绝缘纸层数的增加提高了绝缘模型的击穿强度。     

极性反转电压下变压器油的击穿特性

为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性,使用一种三电极模型,在不同间隙和温度下,对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究.击穿结果表明:极性反转电压下,变压器油的击穿场强没有随油间隙增加而降低;变压器油的击穿场强与温度相关,在实验温度范围内,40℃时出现了最大值.监测流过油隙的电流,发现在极性反转后电...     

双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性

当外部过电压侵入油浸式变压器绕组内部时,其匝间绝缘会承受双极性振荡冲击电压的威胁。在此通过双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性的研究,为绕组纵绝缘的合理设计及液体放电机理的探究提供参考。首先通过可调电路元件,严格控制外施电压波形参数,实验获得了稍不均匀场与极不均匀场中变压器油在单一波形变量下的冲击放电特性,统计得到了放电电压概率分布与击穿点分布特征。然后利用分幅相机拍摄了双极性振荡电压下油中流注形貌,阐述了流注极性转换等主要发展特征。最后实验结果表明:无论电场分布是否均匀,振荡系数的增加、振荡频率的降低或波前时间的缩短均会导致变压器油50%击穿电压下降,且当振荡系数高于0.55时存在低于标准雷电耐受水平的可能;当振荡频率较低时,击穿多发生在第1或第2个正极性波峰内,而随着频率的升高,击穿点逐渐向后序波峰偏移,击穿于负极性波峰内的概率显著增加。结合光电倍增管记录的流注发光信号,从流注发展角度分析了变压器油击穿电压与击穿点变化的原因。     

基于电荷累积的棒-板间隙流注放电过程仿真

棒-板间隙放电过程的建模与仿真对于长空气间隙放电机理研究及特高压输电工程的外绝缘设计具有重要意义。为此建立了棒-板间隙动态流注分形发展模型,在已有的分形流注模型的基础上,提出了基于动态边界修正的电场计算方法以及基于电荷累积的时间参数求取方法。通过对间隙空间进行网格剖分,求解电场分布方程与电荷累积方程,得出间隙电场变化以及流注步进式发展的时间及动态电荷累积。本模型针对流注起始、流注发展、放电结束和电荷累积等过程进行了建模,并运用模型对于不同电压幅值(230 k V、590 k V)1 m棒-板间隙雷电冲击(2.0/50μs)流注放电过程进行了仿真,并和试验结果进行了对比分析。结果表明,雷电冲击电压为230 k V时,流注发展长度约为20 cm,流注发展时间为5.02μs,流注发展平均速度为3.98×104 m/s,流注通道电荷累积总量达到23.2μC;雷电冲击电压为590 k V时,1 m棒-板间隙被击穿,流注发展时间为9.92μs,流注发展平均速度为1.01×105 m/s,击穿前其速度达到1.60×105 m/s,整个击穿过程流注电荷累积总量为258.3μC。新的模型在放电通道长度变化,放电过程电场波形,流注发展过程电荷粒子的累积等方面均与试验结果基本一致,具有一定合理性。     

不同波形参数冲击电压下油-隔板绝缘放电特性

变电站布置、绕组内部谐振等因素会使得侵入变压器内部的雷电过电压的波形参数异于标准波形;此外,GIS中隔离开关操作造成的特快速暂态过电压(VFTO)带来的危害也与日俱增。为此设计了一种油-隔板绝缘模型,研究了波前时间、振荡频率对击穿特性的影响,以及VFTO下油-隔板绝缘模型击穿特性和隔板几何位置对放电特性的影响。结果表明,油-隔板绝缘模型击穿电压随波前时间的减小而增高;振荡频率增大会提高模型击穿电压,最高提高达30%;油-隔板绝缘模型在VFTO下的击穿电压较标准雷电冲击电压下提高10%;单层隔板时模型击穿电压随纸板与球电极之间距离的增大逐渐降低。     

稍不均匀场中负极性振荡型操作冲击电压下的变压器油击穿特性

操作冲击电压对电力变压器的侵袭频率高于雷电冲击电压。目前针对振荡型操作冲击电压和标准操作冲击电压下变压器油击穿特性研究较少,振荡波形更符合工况实际波形。为此采用3、6、12 kHz 3种频率的负极性振荡操作冲击电压(OSI)和标准操作冲击电压(SI),以间距2.5 mm的板-板电极构成稍不均匀电场模型,研究该电场下变压器油在操作冲击电压下的击穿特性,记录了这3种频率的振荡操作冲击电压和标准操作冲击电压的击穿波形,统计并分析了不同冲击电压下的伏秒特性以及击穿电压概率分布。结果表明:标准操作冲击电压的击穿点集中分布在波形幅值处,少量分布在波尾;振荡操作冲击电压的击穿点分布在各振荡波峰附近,且大部分集中在第1个波峰处;对比10%、50%和90%的击穿概率电压,振荡操作冲击电压高于标准操作冲击电压;对比伏秒特性曲线,振荡操作冲击电压高于标准操作冲击电压,且当振荡频率上升,伏秒特性曲线的电压水平上移;振荡操作冲击电压的Weibull分布曲线更为平缓,随着振荡频率上升,覆盖电压范围更广,在高压区域呈"分散"现象。     

均压电容对多级石墨间隙击穿特征影响的试验研究

为研究多级石墨间隙型中均压电容CE(grading capacitor)对其在1.2/50μs冲击电压波作用下的击穿特性,将电容器的等效电路在时域和频域进行理论计算,对均压电容CE的不同取值结果的冲击电压的耦合能力进行试验验证;并将取值结果应用于多级石墨间隙的冲击电压波击穿特征试验,得到均压电容CE的电容量应大于1 n...     

电压上升率对GIS绝缘缺陷击穿特性的影响

随着气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulated switchgear,GIS)设备容量不断增大,现场越来越难以开展对应电压等级的雷电冲击试验,其产生的冲击试验电压的波前时间可能长达十几μs。探究长波前冲击电压波前参数对SF6气体间隙放电特性影响的研究,认识GIS中绝缘缺陷在冲击电压作用下的放电特性,是判定采用长波前冲击电压进行现场试验是否合理的前提与基础。主要探究了在棒–板电极和同轴母线针–板电极两种不同电极结构下,波前电压上升率(d U/dt)对SF6间隙击穿特性的影响规律。结果表明,2种结构电极间隙击穿电压随着电压上升率增加呈现U型变化趋势。研究表明U型曲线拐点电压与空间电荷"电晕稳定化"作用相关,且在U型曲线左右半支的击穿电压变化规律受空间电荷"电晕稳定化"和背景电场的"扫除作用"共同影响。     

两种电极材料下变压器油的冲击绝缘特性和空间电荷作用机理

为探究电极材料对变压器油冲击绝缘性能的影响,选用铝、不锈钢两种电极材料,采用操作波和雷电波两种形式的冲击电压,对两种电极下变压器油的冲击击穿电压进行了测量。同时搭建了相应的空间电荷测量平台,测量了操作过电压下两种材料电极间变压器油的电场和空间电荷分布情况。试验结果表明:变压器油的冲击击穿电压受到极板材料的影响;变压器油在不锈钢极板下的雷电和操作冲击击穿电压均较铝电极有明显的提升;操作过电压作用下,铝电极的空间电荷注入能力要明显强于不锈钢电极,因此变压器油在铝极板间的电场畸变程度明显高于不锈钢极板。从空间电荷角度分析了电极材料对变压器油击穿电压的影响,认为不同电极材料下空间电荷的注入量不同,导致其变压器油中电场畸变程度的差异是造成不同电极材料下变压器油击穿电压差异的主要原因。     

不同冲击电压下变压器油击穿特性研究

为了研究大型电力变压器绝缘油在振荡型冲击电压下极不均匀电场击穿特性,依据IEC60060-3标准搭建了能产生不同类型冲击电压波形的试验及其测量系统,在实验室利用该系统开展了振荡型冲击电压下油中极不均匀场的时域击穿和伏秒特性研究,并对实验模型电场进行了仿真分析。在实验过程中利用13.7 k Hz振荡操作波、标准雷电波、3种不同频率的振荡雷电波,研究了变压器油在各个波形下的时域击穿图形及伏秒特性,对实验波形的计算结果表明:振荡型雷电波下的击穿点分布较广,振荡波的击穿电压整体高于标准雷电,但是它们的最高耐受电压与标准雷电下的基本一致。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅱ)-间隙系数

大气环境、电极布置方式和间隙类型等对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性均有不同程度的影响。分别采用20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波进行放电试验,研究了气象条件、波头时间、下电极高度及导线接地方式等对空气间隙放电特性的影响,并对以棒–板间隙为基准,分析计算棒–棒间隙、棒–线间隙的间隙系数。试验结果显示:湿度对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性试验具有明显的影响;间隙距离大于3 m时,20/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高,间隙距离小于3 m时,80/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高;下电极高度对棒–棒间隙放电特性具有一定的影响;导线接地方式对棒–线间隙的50%负极性操作冲击放电电压具有显著影响。间隙系数随间隙距离呈非线性变化趋势,棒–线间隙对棒–棒间隙的间隙系数随间隙距离增大基本趋于稳定值1.05。     

变压器油工频电压击穿特性的统计研究

为更好地评价变压器油的绝缘性能,对不同水分含量下的变压器油进行了工频击穿测试,分别利用正态分布、耿贝尔分布和威布尔分布等统计方法对变压器油的击穿电压进行对比分析,研究不同的统计方法对评估变压器油绝缘性能的适用性。结果表明:大量的重复击穿试验会使变压器油中水分的形态发生变化,从而使得变压器油的击穿电压升高;三参数的威布尔分布能够较好地拟合不同水分含量下变压器油的击穿电压结果,并且位置参数为评价变压器油的绝缘性能提供了直观的依据。     

高温状态下棒-板间隙的冲击击穿特性研究

研究了高温状态雷电冲击和操作冲击作用下的空气间隙击穿特性 ,发现雷电冲击棒 -板间隙击穿电压随温度升高而下降 ,其规律符合 U=U0 δ0 .5。负极性操作冲击击穿电压随温度增加下降速度大于雷电冲击 ,正极性操作冲击击穿电压先随温度增加而下降 ,再随温度增加而增高 ,温度 5 70K时间隙击穿电压达最大值 ,其后又随温度增加而下降     

换流变压器油纸绝缘复合电场击穿特性及其试验方法

为了查明换流变压器油纸绝缘在交流叠加直流电场下的击穿特性,利用交流、直流及交流叠加直流等复合电场,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘进行了击穿试验研究。结果表明：油隙的击穿场强几乎不随交流电压分量变化;浸油纸板击穿场强随交流电压分量增加迅速下降;受浸油纸板击穿特性影响,油纸复合绝缘击穿场强随交流电压分量减小明显提高。说明油隙的击穿场强与交流电压分量基本无关,但浸油纸板的击穿场强受交流电压分量影响严重。依据试验结果,进一步对换流变压器交流和直流电压试验项目的有效性进行了讨论。经分析发现换流变压器主绝缘的油隙与浸油纸板在运行电压下出现的最高电压仍为交流叠加直流电压。交流和直流电压试验的电压幅值能够满足要求,但电压波形与承受的运行电压相差较大。认为交流电压试验考核油隙绝缘介电强度是有效的,而直流电压试验考核浸油纸板绝缘介电强度并不充分。     

直流电场下变压器油的成份与其击穿电压的关联性研究

在直流电场下建立变压器油击穿电压的测试方法,研究变压器油的烃组成成分、添加剂含量与其击穿电压的相关性。结果表明:在极不均匀直流电场下,变压器油的击穿电压与其烃组成成分有极大的相关性,变压器油芳烃含量越高,正负极性击穿电压越低,链烷烃和环烷烃含量的高低与其击穿电压没有相关性;在相同油间隙下,负极性击穿电压高于正极性击穿电压,随着油间隙的增加,击穿电压值等比例增加;在工业应用的剂量下,酚型抗氧剂和金属钝化剂的加入对变压器油的直流击穿电压没有明显的负面影响。     

盐雾对棒——板短空气间隙雷电冲击特性影响研究

目前国内雾霾天气对输电线路外绝缘的影响不容忽视,因此通过盐雾模拟雾霾天气,研究盐雾对短空气间隙雷电冲击击穿电压的影响具有重要实际意义。文中选择击穿电压最低的棒—板空气间隙为模型,分别对5、10、15 cm空气间隙,不同雾水电导率下进行雷电冲击电压击穿试验。结果表明,短空气间隙雷电冲击击穿电压受雾水电导率和空气间隙距离的共同影响,棒—板短空气间隙雷电冲击击穿电压随雾水电导率增大而减小,并且雾水电导率对击穿电压的影响程度随间隙距离增大而减小。通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)对实验据进行拟合,得到了相应短空气间隙下雷电冲击击穿电压的计算公式。文中结论对如何加强雾霾环境下的输电线路外绝缘强度具有指导意义和重要参考价值。     

变压器油击穿电压与电场分布关联性的量化研究

为研究不同电极间隙下变压器油击穿电压与电场分布的关联性,设计了5种不同的电极,在控制变压器油中其他影响因素不变的情况下进行击穿电压试验,与现有国家标准进行对比,验证了试验结果的有效性。通过仿真得到电极间隙中变压器油的电场分布云图,定义了电极间隙内场强超过90%最大场强的变压器油的体积(V_(90))和电极表面场强超过90%最大场强的面积(S90)两个分布特征量来描述电极间隙中变压器油的电场分布,提出了高场强区域在油中的纵深程度和在电极表面上的横向宽度两个概念。结果表明:对于相同的油样和电极间隙,当纵深程度和横向宽度越大时,油样发生击穿的可能性越大,定性解释了等距离下标准板-板电极的击穿电压低于标准球-球电极的击穿电压的现象。在特定电极结构类型下变压器油击穿电压与纵深程度和横向宽度存在近似线性关系,为研究变压器油的击穿特性提供了新的思路。