重复方波频率对聚酰亚胺耐电晕寿命影响研究

为研究重复方波电压频率对聚酰亚胺耐电晕寿命的影响规律,搭建了双极性方波测试平台,测试不同频率下聚酰亚胺的耐电晕寿命和局部放电统计特性.结果表明:聚酰亚胺的耐电晕寿命随频率的增加而减小,趋势逐渐变缓,这是因为随着重复方波频率的增加,发生在上升沿和下降沿处的放电幅值和相位都逐渐减小,致使单个周期内放电产生的电老化作用减弱.据此,对绝缘采用提高方波电压频率来加速老化时,需考虑上述特性.     

重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命影响研究

为研究重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命的影响规律,搭建了占空比可调的重复脉冲耐电晕寿命测试系统。采用Ⅰ型变频电机匝间绝缘漆包线单点接触试样,在频率为10 kHz、占空比不同的双极性重复脉冲下进行耐电晕寿命测试。结果表明:耐电晕寿命随占空比的增加而缩短,50%占空比下的耐电晕寿命比5%占空比下的短20%。在占空比低于50%时,脉冲上升沿与下降沿的局部放电分布特性不对称。因此,在根据相关标准对变频电机匝间绝缘进行耐电晕寿命评估时,为缩短实验周期和减小测试结果的分散性,建议采用占空比为50%的双极性对称重复脉冲电压。     

电压频率和环境湿度对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响

环境应力和高频电应力引起的局部放电是造成电力电子变压器绝缘过早失效的主要原因。为研究电压频率和环境湿度对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响,基于恒温恒湿控制箱和高频正弦电源构建了局部放电测试平台,在不同相对湿度(30%～80%)和频率(10～30 kHz)下研究了聚酰亚胺薄膜的局部放电特性。结果表明:局部放电平均放电次数和幅值随着相对湿度的增加呈现先减后增的趋势,且转折点随着频率的增加向相对湿度较低的方向转移;在相对湿度较低(30%～50%)时,随着频率增加,局部放电平均放电次数减少、幅值减小;而在相对湿度较高(60%～80%)时,随着频率增加,局部放电平均放电次数增加、幅值增大。     

重复方波极性对聚酰亚胺耐电晕性能影响研究

利用极性可控的重复方波发生器,在具有6 kV峰峰电压、150 ns上升时间和下降时间、50%占空比的重复方波电压下,研究了正、负极性和双极性重复方波对聚酰亚胺耐电晕性能的影响。结果表明:重复方波极性对聚酰亚胺耐电晕和局部放电统计特性无显著影响,但对测试结果的分散性影响明显。不同电压下的耐电晕寿命和局部放电幅值的分散性由大到小依次为正极性、负极性和双极性。结合重复方波电压下大量局部放电统计数据,认为放电产生并建立起表面电荷积累后,极性反转瞬间的阶跃电压幅值是影响放电幅值和电晕破坏过程的主要因素。根据研究结果,采用双极性的重复方波电压执行变频电机绝缘耐电晕性能测试,有益于减小数据分散性,得到绝缘耐电晕性能的客观判据。     

非对称重复方波电压对局部放电统计特性及耐电晕寿命的影响

为研究非对称重复方波电压对变频电机匝间绝缘局部放电和耐电晕寿命的影响规律,在对称和非对称重复方波电压下对变频绝缘单点放电模型的局部放电及耐电晕寿命进行了对比测试。结果表明:在非对称重复方波电压上升沿和下降沿产生的局部放电呈非对称分布特性,上升沿附近的放电幅值较大,而下降沿放电幅值较小。非对称重复方波电压下匝间绝缘试样的平均耐电晕寿命约为对称重复方波电压下的2倍。因此,当采用重复方波电压评估变频电机绝缘性能时,不仅要注意上升时间的影响,还要考虑下降时间的作用。     

温湿度对掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺薄膜耐电晕性能影响研究

为了探究温度和湿度对掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺(PI)薄膜耐电晕性能的影响,文中通过原位聚合法制备了氧化铝粒径为20 nm的聚酰亚胺/氧化铝(PI/Al2O3)复合薄膜,在高频方波脉冲下进行纯膜和纳米膜的耐电晕实验,运用扫描电镜对电晕老化前后的薄膜形貌进行分析。实验结果表明:同一电压下,纳米膜耐电晕性能优于纯膜,纳米粒子可改变电荷传输通道,并浮于聚合物表层阻挡进一步侵蚀。随着温度升高,聚合物降解产生的气体分布在基体中,易造成电场畸变而加剧侵蚀,导致薄膜寿命缩短;且纳米膜热导率高于纯膜,故高温环境中耐电晕性能较好。随着相对湿度增大,纳米膜耐电晕寿命先增大后减小,主要是因为相对湿度较低时,水分可在纳米粒子周围形成"水壳",增大了纳米粒子间重叠区域,增加了电荷消散传输通道;而相对湿度较高时,聚酰亚胺分子水解产生大量离子基团及小分子,造成电场畸变加剧电晕侵蚀作用更大。     

盐雾老化对重复脉冲下NKN绝缘纸耐电晕性能的影响

芳纶纸是海上风力发电机的常用绝缘材料,在重复脉冲条件下研究盐雾环境老化对其绝缘性能的影响,对保证海上风力发电机绝缘系统的可靠性至关重要。本文在高频重复脉冲条件下,研究了不同盐雾老化时间对NKN绝缘纸耐电晕寿命及局部放电统计特性的影响。结果表明:经过48 h和96 h盐雾老化后,重复脉冲下NKN绝缘纸的耐电晕寿命分别缩短了15%和20%,绝缘击穿点周围腐蚀情况逐渐加重,且平均局部放电幅值有所增加。因此,在设计评估海上双馈风力发电机绝缘系统时,需要考虑盐雾环境对绝缘的影响,以提升绝缘耐电晕寿命的裕度。     

脉冲频率及环境温度对变频电机绝缘耐电晕寿命影响研究

为研究脉冲频率及环境温度对变频电机绝缘耐电晕寿命的影响,在低频50 Hz和高频10 k Hz、上升时间和下降时间固定为25 ns的双极性对称重复脉冲电压及不同环境温度下,对变频电机匝间绝缘进行耐电晕寿命实验,研究不同重复脉冲电压频率下环境温度对变频电机耐电晕性能的影响规律。结果表明:相同环境温度下,电压频率的升高对放电试样有明显的温升效应;低频下,放电发生后,试样放电点表面温度随着环境温度的改变而改变;高频下,放电发生后,试样放电点表面温度在环境温度基础上有明显的温升效应。耐电晕测试结果中的放电能量统计显示,常温下局部放电主导的电老化可能是变频电机绝缘失效的主要原因,而高温高频下绝缘破坏是电热联合老化作用的结果。     

正弦和重复方波电压下变频电机绝缘局部放电特性对比

为对比研究正弦和重复脉冲电压下变频电机绝缘的局部放电特性,基于超高频测试技术搭建了两种电压条件下电机绝缘的局部放电测试平台。利用该平台,分别在正弦及200 ns上升时间的重复脉冲电压下,对低压变频电机漆包绝缘单点放电模型进行了局部放电测试,对比分析了正弦和重复脉冲电压下的局部放电单个脉冲的时频幅值、相位分布及频域能量分布、多个脉冲的统计谱图等特性,研究结果发现:对于相同峰峰值和频率的重复方波和正弦电压,重复方波电压下变频电机绝缘局部放电幅值及耐电晕寿命分别约为正弦电压下的10倍及1/3,且相位、时频域统计特性存在明显差异,在基于国际电工委员会标准对变频电机绝缘系统进行评估时,必须依据重复方波脉冲对放电特性及耐电晕寿命影响规律,重新考虑局部放电测试及耐电晕系统的设计。     

重复方波上升时间对变频电机耐电晕寿命影响研究

为研究重复方波电压上升时间对变频电机绝缘耐电晕寿命的影响规律,搭建了具有不同重复脉冲电压上升时间的耐电晕测试系统。根据IEC TS 60034-18-42,分别测试了Ⅰ类和Ⅱ类电机绝缘模型在不同重复方波电压上升时间下的耐电晕寿命,并对比了相同幅值和频率下正弦电压测试结果。结果表明:脉冲电压上升时间对匝间绝缘耐电晕寿命及局部放电时域和频域统计特性的影响显著。因此,根据相关标准测试变频电机的耐电晕寿命时,应考虑上升时间对电机耐电晕寿命的影响。     

Effects of ambient humidity and temperature on partial discharge characteristics of conventional and nanocomposite enameled magnet wires

Effects of ambient humidity and temperature on partial discharge (PD) characteristics in twisted pairs with conventional and nanocomposite enameled magnet wires have been investigated. Measurements of the PD inception voltage (PDIV) and the apparent PD charge were performed by applying an ac sinusoidal waveform voltage of 60 Hz to the twisted pair. The observed PDIV in this study can be classified into the following three behaviors. First, the PDIV in both wires decreases with increasing relative humidity (RH) at low temperature. Secondly, the PDIV in both wires slightly increases when increasing the RH at high temperature. Thus, there is a certain value of the absolute humidity to determine the lowest PDIV in both cases with the conventional and nanocomposite enameled wires. Thirdly, the PDIV in the conventional enameled wire significantly decreases at the RH of 95 %, while the decrease rate of that in the nanocomposite enameled wire is relatively small. The observed PD phenomena are discussed in terms of material characterization of the enameled wires such as changes in permittivity due to moisture absorption and wettabilitiy under voltage application.     

正流注传播动力学特性随气压湿度的变化

为了解流注传播电场测量中大气参数的影响,利用“三电极系统”研究了不同气压湿度条件下正流注的传播电场和传播速度。利用两个光电倍增管检测流注在平行极板间的传播,获得了流注传播电场的概率分布及平均传播速度,得到了无外加脉冲电压时流注传播的“稳态电场”与相对空气密度、湿度间的经验公式,并和其它研究者提出的公式进行了比较。研究表明:流注传播的“起始电场”和“稳态电场”随着外加脉冲电压的减小而增大,随着气压和湿度降低而减小;电场强度相同时,流注平均传播速度随着气压和湿度的增大而减小,其数量级为105m/s。     

低气压下直流正极性冰电极电晕特性研究

覆冰将改变绝缘介质的放电过程，导致电力系统绝缘性能下降，为深入研究覆冰绝缘子串中空气间隙的电晕放电特性，基于冰棱-冰板电极系统，通过脉冲电流传感器和紫外线成像仪CoroCAM IV+揭示了气压对起晕电压、放电模式、放电波形及其幅值等的影响。通过数学分析提出表征不同大气压下不同间隙长度时起晕电压的修正公式，分析和讨论气压对放电脉冲及其幅值的影响。理论分析表明，随着气压的降低，覆冰空气间隙起晕电压呈幂函数或指数函数降低，特征指数同间隙长度相关。试验结果与理论分析一致，进一步揭示了覆冰环境下电晕放电的特性。     

交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征

油纸绝缘沿面放电是换流变压器中常见的一种故障类型,了解换流变压器内沿面放电现象及特征对实现设备故障诊断具有重要意义,不过由于换流变压器内主要为交直流复合电场,放电现象与交流单独作用时有明显区别,所以诊断判据应不同,但是目前缺少换流变压器的诊断依据,因此为了得到换流变压器沿面放电的诊断依据,搭建了一套交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电检测平台,观察了交直流复合电压作用下油纸绝缘沿面放电现象,统计了局部放电和油中溶解气体特征变化规律,根据放电特征和油中溶解气体产物将放电严重程度进行分级,为换流变压器诊断提供判据。结合交直流复合电压作用时沿面局部放电及产气特征可以为换流变压器故障严重程度提供判定依据。     

方波脉冲电压频率对变频牵引电机绞线对绝缘特性的影响

测试了不同频率方波脉冲电压下牵引电机绞线对的电热联合老化寿命、介质损耗因数（tanδ）及局部放电平均放电量,测试结果表明：方波脉冲电压频率升高,使局部放电平均放电量增大,局部放电对绞线对绝缘的破坏作用加强,使绞线对的老化寿命缩短;方波脉冲电压频率升高,使绞线对老化程度加深,陷阱密度增大,降低了自由载流子浓度,使局部放电起始放电电压（PDIV）增大,从而使介质损耗因数曲线转折点电压升高.     

Positive Corona Pulse Characteristics from Two Interacting Needles in Air

A set of oscillograms has been obtained to investigate the development of pulse mode in the positive discharge from a single and twin interacting thin needles. The transition from burst pulses to continuous glow in laboratory air is discussed. When the needles are brought close together, the onset voltage increases with a subsequent decrease of the corona current for the same applied voltage. Not only the onset voltage but also the offset voltage (i.e., voltage at which the burst pulses disappear) increases as the needle-to-needle spacing decreases. The pulse repetition rate increases with the applied voltage reaching maximum and then showed a decrease with further increase of voltage. When the needles are brought very close to each other, the rate of increase of pulse repetition rate with voltage increases by about 15 percent more than the corresponding rate for single needle. Not only the rate of increase of pulse repetition rate but also the repetition rate itself reaches almost double the value for a single needle. The randomness of the pulse repetition rate was found maximum at voltages close to the onset value and decreases with increase of the voltage. On the contrary, the pulses had almost the same amplitude at voltages very close to the onset value.     

聚乙烯中水树枝-电树枝的相互转化

通过合适的手段模拟水树枝存在情况下材料中的电场强度分布,对理解水树枝向电树枝的转化和评估水树枝的危害程度有重要的实用价值。在总结水树枝-电树枝相互转化已有研究成果的基础上,用有限元方法模拟了不同半径水树枝存在情况下材料中的电场分布。模拟结果表明:水树枝存在的情况下,材料中的最大电场强度出现在水树枝尖端;在外施电压一定的情况下,材料中的最大电场强度随水树枝半径的增大先减小后增加;较短的水树枝弱化了材料中的局部电场强度。     

异常发热复合绝缘子温升的影响因素研究

对异常发热复合绝缘子在不同环境湿度、温度、风速以及电场强度作用下的温升进行测试。新绝缘子在不同温湿度条件下几乎不出现温升,伞 套材料劣化复合绝缘子的温升随环境湿度的上升而升高,随着风速的提高而减小,随均压环屏蔽深度的增大而减小。材料劣化为复合绝缘子出现异常 发热的前提。环境温湿度通过影响材料在交变电场下极化损耗所产生的发热能量以及绝缘子的散热条件,从而影响绝缘子的温升。风速将影响绝缘子 的散热条件。电场强度的变化将直接影响材料极化损耗所引起的发热能量,均压环对高压端场强的削减作用将有效抑制绝缘子的温升。     

Formation Characteristics of SF6 Decomposition under Partial Discharge Induced by Metal Protrusions with Varying Degrees of Severity

Due to its excellent insulating and arc-suppression properties, sulfur hexafluoride (SF₆) is widely used in gas-insulated switchgear. In the presence of partial discharge, SF₆ decomposes into various by-products according to discharge scenarios. These by-products are often used to detect and identify partial discharge. In this article, formation characteristics of SF₆ decomposition under partial discharge induced by metal protrusions with varying degrees of severity are investigated. The varying degrees of severity of partial discharge were assessed by partial discharge applied voltage and partial discharge inception voltage. Partial discharge applied voltage and partial discharge inception voltage are related to magnitude of partial discharge and varying degrees of the non-uniform electric field distribution distortion, respectively. The results show that the production rates of SO₂F₂ and SOF₂+SO₂ decrease with increasing partial discharge inception voltage, while increasing proportionally to partial discharge applied voltage. The ratio of SO₂F₂ to (SOF₂+SO₂) exhibits a similar trend. As partial discharge applied voltage increases, the production rates of CO₂ and CF₄ increase, but the ratio of CO₂ to CF₄ decreases. Based on the experiments, the formation mechanisms of SF₆ decomposition by-products under varying degrees of severity of partial discharge are analyzed.     

沿面介质阻挡放电装置静电场影响因素研究

以螺环型沿面放电作为研究对象,利用有限元仿真软件对沿面介质阻挡放电装置进行静电场的仿真分析,研究激励电压、高压电极线径、高压电极间距(螺距)、介质厚度及介质相对介电常数等对沿面介质阻挡放电装置静电场的影响。仿真结果表明:在气隙的同一位置,场强随电压的升高而线性增大,随线径的减小而非线性减小,随介质厚度的增加而非线性减小,随相对介电常数的增大而非线性增大。选取电极线径较小、介质厚度薄、较大相对介电常数的介质,均可以降低放电起始电压。