Correlation between geometrical parameters of electrical tree and corresponding partial discharge parameters in XLPE

This paper deals with the experimental study on the correlation between the geometrical parameters of electrical tree and corresponding partial discharge (PD) characteristic parameters in the course of electrical tree aging within cross linked polyethylene (XLPE) insulation. The electrical tree aging tests were performed on specimens removed from a section of 220 kV transmission cable. The PD macroscopic characteristic parameters were found to be significantly dependent on the corresponding geometrical parameters of electrical tree channels in the course of aging of XLPE, and different kind of electrical tree has different characteristics, and there is obvious correlation between the type of electrical tree and the pre-applied power-frequency stress. Beside, using regression analysis, the expression of the relation between them were obtained, and from which it can be seen that there is significant nonlinear correlation between geometrical parameters of electrical tree and corresponding PD characteristic parameters in the course of aging of XLPE. Therefore, the aging degree of XLPE can be effectively evaluated by recognizing the changing regularity of the PD rnacroscopic characteristic parameters.     

DC Insulation Parameter Characteristics of XLPE in the Course of Its Aging

This paper deals with the experimental study on the correlation between insulation resistance (R) and direct current (DC) component (idc) and corresponding aging degree of insulation in the course of the aging within cross linked polyethylene (XLPE) insulation. The aging tests were performed on a section of 10 kV transmission XLPE cable by means of water needle method, and R was measured by dc voltage superimposed method. R and idc were found to be significantly dependent on the corresponding aging degree of insulation in the course of aging of XLPE, and different kind of aging stage has different characteristics. Beside, there are generally similar regularity but different amplitude in the course of aging of XLPE insulation in different electrolyte, and the various electrochemical tree were found on the surface of aging XLPE cable immersed in CuSO, solution. Therefore. according to the changing regularity of the DC characteristic parameters i.e. R and idc within XLPE insulation judging the aging degree of XLPE insulation will be an effective method.     

Aging assessment of large generator insulation based on PD measurements

The statistical parameters of phase resolved partial discharge (PD) distribution and ultra-wideband (UWB) characteristics of PD pulse are proposed for aging assessment of large generator insulation. Multi-stress aging tests of the model generator stator bar specimens were performed and PD measurements were conducted using both digital PD detector with frequency ranging from 40 kHz to 400 kHz and UWB PD detector with bandwidth from 10 MHz to 3 GHz at different aging stages. The test results show that the skewness and UWB frequency characteristics of PD can be taken as the characterization parameters for aging assessment of generator insulation. Furthermore, the measurement results of real generator stator bars show that these methods based on statistical parameters and UWB characteristics of PD are prospective for aging assessment and residual lifetime estimation of large generator stator insulation.     

中心分布归类法对短电缆局部放电的模式识别

研制了一套微机辅助的可对局部放电源进行检测和识别的系统，建立了一种以马氏距离对局部放电指纹特征空间划分为基础的中心分布归类识别法（ＣｅｎｔｒｕｍＳｃｏｒｅ），并编制了识别不同类型放电缺陷的通用计算机程序．该方法对４种典型的交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电缆局部放电缺陷的测试和分析表明：文中的方法和计算程序是可靠的，可用于识别不同的电缆局部放电模型．文中对特征值进行了仔细筛选，从而提高了计算的效率和识别的准确率．     

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.     

高压交联聚乙烯电缆绝缘结构的可靠性设计方法

采用可靠性理论中的应力-强度干涉模型来设计交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘厚度，通过考虑绝缘强度的概率分布与所承受电压分布之间的相互干涉来计算绝缘可靠度。采用的可靠性设计方法可以使所设计的国产220kV XLPE电缆绝缘厚度从27mm减薄到23mm。计算结果表明，在制造过程中，减小绝缘厚度分布的标准差可以提高电缆的可靠度。     

油纸绝缘溶解气体和DP值的特征量提取及关系研究

CO和CH4是油浸式变压器的油纸绝缘劣化期间重要产物,DP值是纸劣化程度的直观量度,对它们进行综合研究在评估变压器内绝缘老化有极其显著作用。为研究特征气体和DP值的关系,在实验室中制备纸样品,开展色谱试验,得出特征气体CO和CH4随老化时间的增减情况;对纸样品进行DP值测试得出它在加速老化情况下的变化;提出不同老化特征量,得出溶解气体和DP值之间拟合的函数关系;结果表明：CO和CH4含量随老化时间加大不断增多,随温度不断上升其幅值也在逐渐变大;提取老化时间为10、20、30、45天为特征参量,得出不同温度下DP值随CO、CH4含量变化的函数关系;为诊断油纸绝缘的老化情况提供一种新方法。     

交联聚乙烯电缆树枝发展过程及其防止

通过一些实验结论阐述了交联聚乙烯电缆绝缘电树枝老化的发展过程,探讨了预防交联聚乙烯电缆绝缘电树枝化的可能方法     

基于有限元分析的XLPE电力电缆仿真实验

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的电树枝老化威胁其安全运行,为了研究针尖缺陷对电缆绝缘电树枝产生的影响,文中运用ANSYS软件对电缆内部针尖缺陷进行模拟仿真和理论分析,并与现场所测得中压XLPE电缆的耐压强度进行对比,对试验结果进行了验证,并指出了局部电场畸变是引发贯穿性放电通道的主要因素.     

电力设备线圈绝缘局部放电传输特性研究

局部放电测量是诊断电力设备线圈绝缘状况的一种重要方法。但传统方法测量得到的局部放电大小、波形与绝缘内部实际放电的大小和波形存在很大的不同。文章对电力设备线圈绝缘局部放电传输特性进行了研究，有关研究结果与试验观察的结果一致。     

检测电缆附件局部放电内置传感器的特性分析

针对高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylen,XLPE)电缆的结构及其附件内部易出现绝缘缺陷而导致放电的特点,基于电容耦合原理研制出用于电缆附件局部放电(partialdischarge,PD)信号检测的宽频带电容型内置传感器,通过建立传感器特性分析的电路模型,全面分析了影响传感器性能的各个因素,对其响应的频率特性进行了实测,并在实验室110 kV XLPE电缆PD试验平台上对电缆接头内部沿固体复合介质表面产生的放电进行试验研究。测试结果表明:研制的内置电容型传感器频率响应特性优异,能传感纳秒级暂态脉冲信号,其有效频带达500 MHz,可以用于XLPE电缆及附件PD超高频(Ultra-high frequency,UHF)信号的检测。     

Gradient Changing Morphology Research of Cross-linked Polyethylene Thick Insulation of 110 kV Power Cable

The thick insulation layer of 110 kV XLPE power cables will result in the gradient changing morphology with the radius due to crosslinking process and cooling of the XLPE insulation. In this paper, the morphology of cross-linked polyethylene （XLPE） insulation of 110 kV cable and the uniforming effect of the heating process on it are researched by the differential scanning calorimetry （DSC） and X-ray diffraction （WAXD）. The middle layer morphology structures of insulation produced by normal technology are of better uniform, while the crystallinity of the inner and outer layer of the insulation is lower than that of the middle one. The melting enthalpy AHm of materials displays the difference of the crystal morphologies sensitively. The difference of crystallizing morphology in different layers of the high-voltage power cable insulation can be improved by heating process. But the uniforming of morphology of the insulation by heating process requires sufficient ttanperature and time. The effect of the on-line stress-relaxation equipment used widely by cable works now should be doubted. The test results of WAXD reveal that thermal stress changes the interplanar distances in the crystal region. So the radical stress in the insulation is tensile mainly.     

局部放电特性参量和谱图的数字测定技术

为实现局部放电测量的数字化，研制一套局部放电数字测量系统。该系统具有较高的脉冲分辨率及良好的线性度，并能测定局部放电的多种特性参量和谱图，在实测中使用简便，性能可靠。应用此项局部放电数字测定技术所得的多侧面的定量结果，可为绝缘老化的机理分析及状况估计提供必不可少的条件。     

一种变压器预期运行寿命周期的估算方法

变压器的运行寿命决定于内部绝缘材料的老化程度,基于绝缘材料的“伏一秒特性”和热老化的“6度定则”,就可对电力变压器预期运行寿命进行估测．得出变压器在正常运行环境下可获得30年正常运行寿命的结论。     

基于状态空间方程的油纸绝缘系统等效电路参数辨识

合理地辨识油纸绝缘系统等效电路的参数是绝缘老化特性分析的基础.根据回复电压测试原理,提出建立回复电压时域响应的状态空间模型,并利用控制理论中状态空间方程的求解方法结合自适应粒子群算法搜索出最优解,从而得到等效电路的未知参数值.利用国外学者所提供的一组300 MV·A油纸绝缘变压器不同充电时间下的回复电压响应曲线进行辨识,并将辨识结果所对应的回复电压曲线与测量曲线对比,二者重合度高,验证了计算模型及辨识方法的有效性.同时,分析了模型支路数不同时对辨识结果的影响,初步得出该台变压器选择6条支路辨识拟合效果最佳的结论.为油纸绝缘系统等值电路参数的辨识提供了一种新思路.     

电缆局部放电检测中周期性窄带干扰的抑制

局部放电检测系统由于覆盖了比较宽的频带,采集到的信号中会不可避免地包括背景噪声或干扰信号,针对局部放电检测中比较严重的周期性窄带干扰信号,介绍了现有的抑制此类干扰的方法。研究了基于db4小波基的软阈值小波包变换去除周期性窄带干扰的方法,在实验室环境下,对交联聚乙烯（XLPE）电缆的局部放电进行检测,用小波包变换去除所采集波形的周期性窄带干扰,由试验结果可以得出小波包变换抑制周期性窄带干扰效果良好．     

状态参数分散度对油纸绝缘状态的评估

为了研究油纸绝缘的老化状态参量与老化状态的对应关系,以及如何准确选择反映状态的参量,对油纸绝缘进行电热联合老化实验.基于老化实验的数据,分析了在同一老化因子下各个老化特征参量的分散度,同时应用多参数诊断方法探讨这些参量如何准确反映绝缘状态.结果表明,在适当筛选参量之后,多参量诊断会在一定程度上提高绝缘状态评价的准确性,有利于优化计算和提高状态评估的准确性.     

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.     

XLPE电缆接头典型缺陷老化寿命评估研究

为评估具有典型接头缺陷的交联聚乙烯(XLPE)电缆的老化寿命,对10kV电缆制作了三种常见典型电缆接头缺陷模型,分别为划痕缺陷、气隙缺陷和爬电缺陷。首先采用常规法,基于老化过程中XLPE断裂伸长率的变化,结合Arrhenius方程推算出电缆特定条件下的老化寿命,然后将逐级耐压实验数据与该寿命结果比对,得到选用电缆的寿命指数,最后采用工程经验公式计算得到具有接头缺陷电缆的老化寿命,在电压10kV,温度85℃下三种缺陷类型的老化寿命依次为18.1年、23.2年和25.1年,同时对不同缺陷类型电缆产生的差异性实验结果进行了分析。     

基于模糊物元法的电力电容器的绝缘状态评估

针对电力电容器绝缘状态评估的指标参数具有不确定性和模糊性的特点,提出基于模糊物元法的状态评估模型。首先,通过电力电容器绝缘状态在线监测技术,提取了与电力电容器绝缘状态相关的特征量,包括电量监测法中三相不平衡电压、实际运行电压、电容量、介质损耗因数以及非电量监测法中的油色谱三比值,建立电力电容器绝缘状态评估的指标体系;按等规聚丙烯薄膜的结晶度,将电力电容器绝缘状态划分为正常、老化、严重等3级状态。其次,应用"乘法"集成法对层次分析法和最大熵权技术法进行处理,获取了主客观综合赋权系数。然后,对特征量通过从隶属度计算得到模糊量值,并用模糊物元表征。最后,评估未知绝缘状态电力电容器与正理想解的关联度,判断其绝缘状态。实例分析验证了基于模糊物元法的状态评估模型能够有效地评估电力电容器的绝缘状态。