乙丙橡胶绝缘中气隙引起的局部放电研究

为了研究三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)电缆绝缘中由于气隙引起的局部放电及其变化规律,分别制作了含有被绝缘包围气隙和与电极相连气隙缺陷的乙丙橡胶试样,搭建了局部放电测量系统,试验测量并分析了不同频率正弦电压作用下两种气隙的局部放电起始放电电场强度,重点分析了工频电压下,气隙放电的起始放电量及局部放电分布图。试验结果表明:气隙引起的局部放电起始放电电场强度与外施电压频率和气隙直径有关。工频下,不同气隙类型的局部放电分布图随外施电压幅值呈不同的形状,两种气隙类型下的局部放电分布谱图均呈现兔耳型分布,且正负半轴相对局部放电发生相位对称分布。与电极相连气隙受气隙位置影响,正负半周局部放电幅值大小不同。本文研究内容为诊断矿用EPDM电缆绝缘中气隙放电类型及分析局部放电过程提供了依据。     

高压开关柜内部气隙放电模型及其电场分析

针对高压开关柜中典型的内部气隙放电,建立内部气隙放电有限元分析模型.通过气隙处电场分析,得到该模型的电晕起始电压和电晕层厚度,并研究气隙模型参数对内部气隙处电场分布变化的规律.在此基础上,研制出内部气隙放电模型实物,并搭建高压开关柜局部放电模拟试验平台,测量内部气隙放电模型的电晕起始电压.结果表明:实验结果与仿真结果相近,证明模型有限元分析及实物研制的一致性.     

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.     

基于超高频法的GIS绝缘子内气隙放电特性研究

摘要：为了分析和评估GIS中盘式绝缘子内气隙缺陷局部放电的危害程度,提高局部放电检测水平,试验设计了绝缘子内单一气隙模型。用超高频法对局部放电进行了测量,获得了气隙放电起始电压,熄灭电压,局放信号波形。比较了不同电压下气隙局放图谱的特点,分析了气隙放电的发展过程和不同电场下放电的变化规律。试验结合气体放电理论探讨了绝缘内部气隙放电的机理。结果表明：随着电压的变化,绝缘子内气隙发生的局部放电表现出不同的阶段性特征,实验结果对GIS现场耐压试验和缺陷识别具有指导意义。     

电容式套管和电力电容器中不同形式局部放电的研究

通过对绝缘结构中平板电极内部电场及边缘电场的理论分析和数值计算后,指出高压电容式套管与电力电容器由于绝缘厚度的不同,它们的局部放电是两种不同性质的.分别提出了提高这两种绝缘结构局部放电起始电压的相应措施.     

单气隙局部放电仿真模型的修正与关键参数的确定

针对目前国内外局部放电仿真模型不能客观反映局部放电物理过程的问题,提出了一种单气隙局部放电仿真模型的修正方法,并确定了影响仿真结果的一些关键参数.该修正方法将气隙分为气隙绝缘电阻和气隙沿面绝缘电阻,引入了气隙沿面半导电化过程,并在仿真计算中考虑了气隙放电的时间过程以及放电的电子雪崩过程.根据放电的实际物理过程,应用工程近似计算方法,确定了仿真模型中放电起始电压、放电熄灭电压和气隙等效电阻、等效电容等关键仿真参数,从而使仿真模拟接近于绝缘试样中气隙实际放电过程,仿真得到的气隙局部放电波形不同于国外仿真得到的锯齿波,十分接近于实际测量波形,为深入开展局部放电仿真研究奠定了基础.     

高压变频电源作用下的油纸绝缘局部放电特性

为研究直流输电电压下的油纸绝缘特性,设计并搭建了交流变频高压试验电源系统,并设计制作了典型的油纸绝缘局部放电试品模型,即纸板内部气隙放电、油中纸板沿面放电和油中金属尖端电晕放电模型,针对不同频率电压作用下的同一试品,进行局部放电测量,通过分析获得了局部放电随电压频率升高发生相位、幅值、等变化的放电规律.试验与分析结果表明,随外施电源频率增加及电压幅值升高,局部放电次数增高,能量有所增强,亦即随频率的增加油纸绝缘结构受到局部放电的威胁越严重.研究结果对直流输电系统中的换流变、平波电抗器等油纸绝缘在谐波电压作用下绝缘结构设计有指导意义.     

高斯电压驱动大气压氩气介质阻挡放电的特性研究

本文采用一维自洽流体模型理论研究了高斯电压驱动下大气压氩气介质阻挡放电的放电特性.在特定的频率、振幅和气隙间隔条件下,得到了气隙电压和放电电流随时间的变化关系,以及放电气隙中电子、离子和电场的空间分布特征.模拟结果表明,高斯电压驱动下的大气压氩气介质阻挡放电是一个多电流脉冲放电,存在两种放电模式:汤森模式和辉光模式.在每半个放电周期内,放电经历一个在汤森模式与辉光模式之间的转变过程,气隙空间电荷和介质表面电荷是造成放电模式转变的主要因素.此外,下降沿残余电流峰的出现,是源于上升沿放电残留了大量的空间电荷.上述仿真结果为等离子体在材料表面处理、污染治理,以及生物医学等领域中电压激励源的设计提供了新的思路.     

基于超声波的XLPE电力电缆局部放电测量与分析

为准确判断电缆附件内部的绝缘状态,避免电缆发生绝缘击穿,对交联聚乙烯(crosslinking polyethylene,XLPE)电力电缆局部放电进行研究。在实验室环境下对尖端放电、气隙放电和沿面放电3种XLPE电力电缆放电类型进行模拟,采用超声检测系统研究了XLPE电力电缆三种缺陷局部放电特性,分析不同缺陷放电超声信号的时域特征和相位谱图特征,研究了不同电压与最大放电幅值、平均放电幅值及放电次数之间的关系,得到典型放电谱图。结果表明:同一缺陷类型在相同条件下放电稳定,重复性好;不同缺陷类型的放电发展过程有所差别,所呈现出来的局部放电谱图、单个脉冲波形、PRPD谱图区别明显。     

变压器典型油纸绝缘局部放电特性

根据对变压器油纸绝缘内部常见缺陷的分析,制作了5种油纸绝缘缺陷放电模型,并在不同温度和电压下进行老化实验,用以模拟变压器中的实际缺陷.研究了不同类型放电的发展过程,分析了温度和电压对油纸绝缘局部放电的影响.对应于不同类型的放电和同一放电模型的不同放电阶段,放电的灰度图谱都存在较大差异,因此,可以通过灰度图谱来区分不同的放电类型和放电阶段.所得结果为进一步研究变压器局部放电模式识别和绝缘老化特征提供了实验依据.     

基于光纤传感器测试变压器内部局部放电试验

采用JFD-251局部放电检测仪,建立不同电极形状的放电模型模拟变压器内部局部放电故障,测试变压器内部局部放电特征值,包括放电起始电压、尖端放电电压、熄灭电压等.在此基础上采用新式光纤传感器进行变压器内部局部放电试验.试验发现:放电脉冲间隔随着试验电压的增大而减小;光纤传感器测得的放电量与局部放电测试仪测得的放电量有着很好的正相关性.     

气隙间距对纳秒脉冲介质阻挡放电的影响

采用平行板电极结构,在静态空气中获得了稳定的大气压纳秒脉冲介质阻挡放电,研究了气隙间距对放电的电特性和放电形态的影响.研究结果表明,随着气隙间距的增大,放电的击穿电压增大,放电的强度减弱,原因是气隙间距的增大减弱了放电空间的电场;同时放电形态由均匀放电逐渐转变为丝状放电,这决定于电子雪崩的发展过程.     

油纸绝缘气隙放电与油中产气规律的相关-回归分析

气隙放电是变压器油纸绝缘局部放电的主要模式,研究其与油中产气规律的相关性对诊断油纸绝缘早期故障的产生及发展具有重要意义.笔者在实验室设计了变压器局部放电模拟实验系统,采用升压法,在60℃油温条件下研究了气隙放电及其发展特征,利用主成分分析方法从29个局放统计算子中提取出6个相互独立的主成分因子;利用相关-回归分析得出了变压器油中产生的6种溶解气体含量与6个局放主成分因子线性相关;拟舍得到了6种气体含量与6个主成分的多元线性回归模型,为进一步探讨变压器早期局部放电发展与油中产气规律之间的关系提供了一种新的思路.     

介质阻挡放电与介质阻挡电晕放电用于空气脱硫的比较

采用同轴管状反应器产生介质阻挡放电,采用同轴线管反应器产生局部电晕放电及介质阻挡电晕放电,研究介质阻挡放电与介质阻挡电晕放电在放电特性与脱硫能耗上的差异.根据V qLissajous图形计算了放电功率、气隙电压及电场强度分布.研究结果表明,相同外施电压下同轴管状反应器比同轴线管反应器具有更高的放电电流,同轴线管反应器中脱除SO2的能量利用率可达31g/kW·h,而在同轴管状反应器中能量利用率可达39g/kW·h.根据气隙放电时电场强度的分布解释了脱硫能量利用率的变化.     

改善电力变压器端部电场的试验研究

通过对电力变压器端部绝缘结构中“油隙”区放电特性的分析提出了改善油隙区电场分布的方法,降低静电环绝缘层的介电常数,模拟试验表明,该方法可提高起始放电电压     

大气压氩气介质阻挡均匀放电的数值模拟

通过建立一个自洽的一维等离子体流体模型,数值模拟了大气压下氩气介质阻挡均匀放电的放电过程,得到了各种等离子体参量在放电过程中的时空分布,研究了驱动频率对放电特性以及放电模式的影响.计算结果表明:随着驱动频率的增加,放电电流密度以及空间电荷密度不断增加,气隙电压在放电前后的变化量也随之增大,均匀放电模式从典型的大气压汤森放电(APTD)模式逐渐过渡到大气压辉光放电(APGD)模式.驱动电压的增长率以及空间剩余电荷是造成放电模式转变的主要因素.     

高压硅整流元件内部放电的试验研究

随着大功率硅器件耐电压水平的提高,在元件生产过程中出现了一系列新的矛盾。西安交大电工材料研究室与西安整流器厂及铁道部永济电机厂协作,对在生产中出现的元件内部放电导致元件损坏问题,进行了实验分析。通过实验研究,搞清了元件内部放电的主要原因是在氩弧焊封结过程中,在元件内部引入耐电强度比空气为低的氲气,并因封结时,管壳被加热,密封后元件内部形成了低的气压,因此在元件管心台面上易于产生局部放电,破坏管心台面绝缘,导致元件损坏。文中还介绍了多种改进管心台面绝缘强度,提高表面放电电压的方法。通过工厂实践,认为二次保护有效,现已基本上解决了此一技术问题,提高了元件成品率,取得了实际的经济效果。     

基于SIMULINK的气隙局部放电仿真技术研究

为了解决目前国内外局部放电仿真方法难以计算气隙局部放电暂态过程的问题,利用MATLAB(SIMULINK)的公共模块库和电力系统专业模块库,根据单气隙局部放电仿真物理模型,构造了气隙局部放电仿真计算的电路.研究了气隙放电过程的电压控制方法、分段时间控制方法、线性时间控制方法以及非线性时间控制方法,从而实现了多种控制方式下单气隙局部放电暂态过程的计算机仿真.得到的工频周期内的仿真波形和纳秒级单次放电仿真波形均与实际测量波形比较接近,证明利用SIMULINK可以进行气隙局部放电过程的仿真.该方法具有建模方便、运算速度快等优点,是一种十分有效的方法.     

基于气隙电阻变化模型的单气隙局部放电仿真计算

为了对气隙局部放电的不同击穿过程和不同时间过程进行仿真研究,采用了一种按照局部放电物理本质修正的基于气隙电阻变化的单气隙局部放电仿真模型.仿真研究了气隙贯穿放电、气隙沿面放电以及气隙贯穿放电与气隙沿面放电同时发生3种不同的放电过程,研究了微秒级放电、亚纳秒级放电、纳秒级放电等3种不同的气隙击穿时间对放电波形的影响规律,研究了气隙放电中电子雪崩过程的放电特征.发现不同放电击穿过程和不同时间过程的放电波形之间存在差异,采用电子雪崩控制放电过程可以得到与实际测量波形十分接近的仿真结果,为今后进一步研究气隙放电的物理化学过程奠定了基础.     

水中大体积放电产生方法的研究

研究了一种脉冲电压下采用涂覆介质的球一环电极结构在水中产生多通道、辐射状、大体积流注放电的新方法.与以前方法相比,该方法能在较低电压幅值下在水中产生大体积放电.采用光学和电学手段,对流注放电通道的长度、数量、脉冲电压参数(如电压幅值和脉冲宽度)对放电的影响进行了研究.对电极介质涂覆条件下流注的产生与发展做出了理论解释.研究结果表明,水中放电的最大流注长度和通道起始点数均随脉冲电压幅值和脉冲宽度增加而增加.介质涂覆中局部电场的增强和微小缺陷的局部放电在水中形成气泡是水中流注放电起始的根本原因.